[發明專利]基于確定發動機入口邊界條件的氣動分析方法及裝置

有效

• 申請號: 202310080882.6
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN115859480B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張耀冰;賈洪印;周桂宇;周乃春;吳曉軍;龔小權;唐靜;張健;張培紅;陳江濤;趙輝
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F111/04;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京觀韜中茂律師事務所 11553
• 代理人: 張聰聰;郝政宇

本申請公開了一種基于確定發動機入口邊界條件的氣動分析方法及裝置，基于發動機入口的結構特點，針對相關技術中發動機入口邊界條件簡單粗暴，無法考慮數值模擬過程中特殊情況的問題，魯棒性差的問題，本專利綜合考慮了數值模擬過程中出現的各種意外情況和噪點，對不同的流態采取不同的處理方式，從而提高了數值模擬的魯棒性。

技術領域

本申請屬于計算流體力學領域，特別涉及一種基于確定發動機入口邊界條件的氣動分析方法及裝置。

背景技術

通常情況下，涉及計算流體力學（Computational?Fluid?Dynamic,?CFD）數值模擬的氣動分析過程，都只能考慮真實物理區域的一部分，物理區域的截斷會產生一個人工邊界，這就需要在邊界上指定某些物理量的值，這些物理量以及物理量的值，即為邊界條件。

在氣動分析過程中，對邊界條件的處理必須特別注意，若設定了不合適的邊界條件，將會導致對真實系統的不正確模擬，進而得到結果的收斂速度和穩定性也有很大影響，此外，還有可能導致其他方面的負面影響。

發明內容

為了解決所述現有技術的不足，本申請提供了一種基于確定發動機入口邊界條件的氣動分析方法及裝置，基于發動機入口的結構特點，針對相關技術中發動機入口邊界條件簡單粗暴，無法考慮數值模擬過程中特殊情況的問題，魯棒性差的問題，本專利綜合考慮了數值模擬過程中出現的各種意外情況和噪點，對不同的流態采取不同的處理方式，從而提高了數值模擬的魯棒性。

本申請所要達到的技術效果通過以下方案實現：

第一方面，本說明書提供一種基于確定發動機入口邊界條件的氣動分析方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取發動機的模型，其中，所述發動機包括相連的入口和本體，所述模型至少表示出所述發動機的入口的結構，所述入口和所述本體之間的邊界面為入口邊界面；所述入口周圍的至少部分流場被劃分為若干個網格單元；

從所述若干個網格單元中，確定出構成所述入口邊界面的網格單元，作為目標單元；

根據所述目標單元的質心對應的流速，確定目標面的面心對應的流速；其中，所述質心對應的流速是氣流流經所述質心時的流速，其中，所述目標面是所述目標單元上構成所述入口邊界面的面；

若所述面心對應的流速的方向與氣流流經所述發動機的方向相同，則根據所述面心對應的流速與所述面心對應的聲速的大小關系，判斷所述面心對應的流速是否為亞聲速；

若否，則根據所述質心對應的壓力、所述面心對應的流速以及所述面心對應的聲速，在假設所述入口邊界面處存在激波的情況下，確定出所述激波的波后壓力；

根據所述波后壓力，確定所述入口邊界面的邊界條件；其中，所述波后壓力表示出所述假設是否為真；

根據所述邊界條件，進行氣動分析。

在本說明書一個可選的實施例中，根據所述目標單元的質心對應的流速，確定所述面心對應的流速，包括：

確定氣流流經所述目標單元的質心時的流速，作為質心流速；

確定所述面心指向背離所述入口一側的法向量；

將所述質心流速在所述法向量上的投影，確定為所述目標面的面心對應的流速。

在本說明書一個可選的實施例中，所述方法還包括：

若所述面心對應的流速的方向與氣流流經所述發動機的方向不相同，則將所述發動機的壁面邊界條件，確定為所述入口邊界面的邊界條件。

在本說明書一個可選的實施例中，所述壁面邊界條件包含以下至少一種：

所述面心對應的氣體密度與所述質心對應的氣體密度相等；