[發明專利]一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法

在審

• 申請號: 202211523453.3
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115758943A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 韓權;夏海濤;田嘉全;伍根生;馬晨波
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)利用VMD和NAMD軟件模擬微納尺度物體在氣體環境中沿特定方向高速飛行的過程，系統達到穩態后輸出某一時間段內所有與物體前表面發生相互作用的N個氣體原子的坐標、速度、勢能信息；

(2)讀取步驟(1)中的輸出的文件，將M個時刻下N個氣體原子的坐標矢量、速度矢量、勢能寫入一個M×(7N+1)的矩陣中，矩陣第1列為時間，其余列表示不同氣體原子的坐標、速度、勢能信息；

(3)根據步驟(1)中氣固界面原子相互作用Lennard-Jones作用勢的含義，當氣體原子與表面距離小于截斷半徑時進入吸引力層，距離持續減小進入排斥力層，定義氣體原子進入吸引力層(入射點)、在排斥力層內發生轉向(碰撞點)、離開吸引力層(反射點)為一次碰撞事件；

(4)根據步驟(3)，計算氣體原子的入射能量和反射能量，能量之差即為單次碰撞事件中氣固界面傳遞的能量，遍歷N個原子在M個時刻中的碰撞事件，對所有碰撞事件傳遞的能量進行求和，除以物體前表面面積和統計時間長度得到飛行物體駐點熱流。

2.如權利要求1所述的一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于步驟(1)中，建立物體在氣體環境中飛行的模型，整個模擬體系在所有方向上均采用周期性邊界條件，利用受控分子動力學技術以不同速度牽引物體飛行，同時每50飛秒輸出一次體系所有原子的坐標、速度，實現高精度捕捉原子碰撞過程。

3.如權利要求2所述的一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于，通過對不同時刻出現在物體前表面吸引力層內的所有氣體原子求并集，得到所有可能與表面發生碰撞事件的氣體原子ID，輸出這些氣體原子在統計時間段內的坐標、速度和勢能信息。

4.如權利要求1所述的一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于在步驟(3)中的碰撞事件定義為氣體原子進入吸引力層(入射點)、排斥力層內的運動轉向(碰撞點)、離開吸引力層(反射點)的整個過程，缺少任一元素則不被識別為碰撞事件。

5.如權利要求1所述的一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于在步驟(4)氣體原子的入射能量和反射能量包含動能項和勢能項兩部分。

6.如權利要求1所述的一種基于原子碰撞能量傳遞的飛行物體駐點熱流統計方法，其特征在于在步驟(4)中計算駐點熱流時，選擇多組統計時間段，得到精度更高的平均駐點熱流。