[發(fā)明專利]基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210385414.5
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114757121B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳衛(wèi);王磊;粟斯堯;胡華雨;吳俊林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動力研究與發(fā)展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/25;G01N21/31;G01N21/62;G01N21/64;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 綿陽遠(yuǎn)卓弘睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51371
• 代理人: 賈曉燕

1.一種基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法，其特征在于，包括：

步驟一，基于各類光譜技術(shù)測量得到得高溫氣體中原子、分子、離子的能級布居數(shù)，通過分析所述粒子能級布居數(shù)的產(chǎn)生機(jī)理和演化規(guī)律，以建立高溫氣體初步微觀理論模型；

步驟二，基于數(shù)值仿真手段對高溫氣體及其宏觀流動進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算得到的相應(yīng)粒子能級布居數(shù)又與試驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行對比融合，以通過反復(fù)迭代最終建立準(zhǔn)確且可計(jì)算的高溫氣體模型；

其中，所述能級布居數(shù)是指高溫氣體中原子、分子、離子等粒子在各自不同量子能級上的分布數(shù)量或比例；

在步驟二中，在采用數(shù)值仿真手段對高溫氣體量子態(tài)分辨進(jìn)行計(jì)算的過程中，被配置為包括基于玻爾茲曼分布函數(shù)的平衡量子態(tài)間接計(jì)算和不依賴于玻爾茲曼分布假設(shè)的非平衡量子態(tài)直接計(jì)算；

所述步驟二中，所述對比融合的過程被配置為包括：

S20，基于測量的上游高溫氣體狀態(tài)以及得到的高溫氣體初步微觀理論模型，利用數(shù)值仿真手段計(jì)算得到流場下游與測量相應(yīng)的單個(gè)或多個(gè)粒子能級布居數(shù)；

S21，將光譜測量和數(shù)值計(jì)算兩種手段分別得到的粒子能級布居數(shù)及其演化特性或規(guī)律進(jìn)行對比融合，分析二者之間的差異，以通過優(yōu)化數(shù)值仿真手段中的高溫氣體模型使得計(jì)算結(jié)果與光譜測量結(jié)果趨于一致，以得到高溫氣體優(yōu)化微觀理論模型；

S22，改變高溫流場狀態(tài)，用高溫氣體優(yōu)化微觀理論模型替換步驟一中的高溫氣體初步微觀理論模型，并重復(fù)步驟一至步驟二，以通過建立的高溫氣體優(yōu)化微觀理論模型正確描述不同狀態(tài)高溫氣體的氣體熱化學(xué)過程。

2.如權(quán)利要求1所述的基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法，其特征在于，在對于原子和單原子離子，其量子能級包括指電子態(tài)能級；對于分子和多原子離子，其量子能級包括電子態(tài)能級、振動態(tài)能級和轉(zhuǎn)動態(tài)能級。

3.如權(quán)利要求1所述的基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法，其特征在于，所述光譜技術(shù)被配置為采用吸收光譜技術(shù)、輻射光譜技術(shù)、熒光光譜技術(shù)、擊穿光譜技術(shù)中，能與高溫氣體微觀粒子能級布居數(shù)相關(guān)聯(lián)的一項(xiàng)光譜技術(shù)或多項(xiàng)光譜技術(shù)的組合。

4.如權(quán)利要求1所述的基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法，其特征在于，?在步驟一中，所述能級布居數(shù)是通過各類光譜技術(shù)測量對某一狀態(tài)高溫流場氣體上下游中微觀粒子進(jìn)行測量，以得到單個(gè)或多個(gè)能級上的粒子含量及其從上游至下游的演化特性或規(guī)律，以此表征高溫氣體狀態(tài)，進(jìn)而建立高溫氣體初步微觀理論模型。

5.如權(quán)利要求1所述的基于粒子能級布居數(shù)的高溫氣體測量與計(jì)算融合方法，其特征在于，在步驟一中，所述高溫氣體初步微觀理論模型是指能描述高溫氣體內(nèi)能弛豫過程和化學(xué)反應(yīng)過程，且是以量子物理為理論基礎(chǔ)、可區(qū)分粒子能級量子態(tài)、可計(jì)算粒子能級布居數(shù)的數(shù)值計(jì)算模型。