[發明專利]球頭錐目標高馬赫數再入輻射特性仿真模型的校驗方法

在審

• 申請號: 202211457176.0
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115859848A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 龐松健;包醒東;王振華;毛宏霞;吳笑笑;杜偉彪;申凱
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 劉曉

1.一種球頭錐目標高馬赫數再入輻射特性仿真模型的校驗方法，其特征在于，包括:

S1.根據高馬赫數再入等效模擬實驗測得的所述球頭錐目標的紋影圖，計算所述球頭錐目標的頭部激波脫體距離；

S2.根據預設的第一經驗公式和預設的來流參數的初始值，采用迭代法求解來流參數的最終值；其中，所述第一經驗公式為頭部激波脫體距離和來流參數的關系式，所述來流參數包括來流密度和來流馬赫數；

S3.將求解得到的來流參數的最終值輸入到預設的第二經驗公式，計算所述球頭錐目標的頭部駐點熱流；其中，所述第二經驗公式為頭部駐點熱流和來流參數的關系式；

S4.基于所述高馬赫數再入等效模擬實驗測得的所述球頭錐目標的頭部駐點熱流，對計算得到的所述球頭錐目標的頭部駐點熱流進行誤差分析，以修正所述來流參數的最終值；

S5.將修正后的所述來流參數的最終值輸入預設的球頭錐高馬赫再入輻射特性仿真模型，求解所述球頭錐目標的再入輻射特性數據；其中，所述再入輻射特性數據包括表面特性數據和外流場特性數據；

S6.將求解得到的所述再入輻射特性數據與所述高馬赫數再入等效模擬實驗測得的所述球頭錐目標的再入輻射特性數據進行對比分析，以校驗所述球頭錐目標高馬赫數再入輻射特性仿真模型。

2.根據權利要求1所述的校驗方法，其特征在于，所述第一經驗公式為：

其中，Δ為頭部激波脫體距離，R為球頭半徑，ρ_∞為來流密度，Ma為來流馬赫數。

3.根據權利要求1所述的校驗方法，其特征在于，所述第二經驗公式為：

其中，q為頭部駐點熱流(W/m²)，R為球頭半徑(m)，V_*、ρ_*分別為參考速度和參考密度，c為當地聲速，Ma為來流馬赫數，ρ_∞為來流密度。

4.根據權利要求1所述的校驗方法，其特征在于，所述修正來流參數的最終值，包括：

基于所述高馬赫數再入等效模擬實驗測得的所述球頭錐目標的頭部駐點熱流，判斷計算得到的所述頭部駐點熱流是否在預設誤差范圍內；

若計算得到的所述頭部駐點熱流在預設誤差范圍內，則將輸入的所述來流參數的最終值輸出，得到修正后的所述來流參數的最終值，然后進入步驟S5；

否則，重復步驟S2，直到計算得到的所述頭部駐點熱流落入預設誤差范圍內或誤差達到最小值。

5.根據權利要求1所述的校驗方法，其特征在于，所述再入輻射特性數據通過如下公式進行求解：

其中，ξ,ζ為一般坐標系，t為時間，Q是守恒變量，F_c,G_c,H_c分別表示坐標系三個方向上的對流通量，F_v,G_v,H_v分別表示坐標系三個方向上的粘性通量，ω為源項，Re為雷諾數，Ma為馬赫數。

6.根據權利要求5所述的校驗方法，其特征在于，

所述守恒變量的表達式為：

所述源項的表達式為：

其中，ρ_s和ρ分別為氣體組分s的密度和混合氣體的密度，u,v,w分別為三個方向的速度分量，E和E_ve分別為單位質量的能量和振動-電子能量，表示組分s的質量生成率，/為振動-電子能源項，J為用于坐標轉換的雅可比矩陣。

7.根據權利要求1所述的校驗方法，其特征在于，所述表面特性數據至少包括表面溫度分布和表面熱流分布；所述外流場數據至少包括外流場溫度分布。