[发明专利]轴对称连续变马赫数喷管及其壁面确定方法

权利要求书

1.一种轴对称连续变马赫数喷管的壁面确定方法，其特征在于，包括：

根据喷管结构设计要求，确定旋转轴线、已知壁面曲线、与该已知壁面曲线相配合的塞锥壁面曲线、以及塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线；

根据所述塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线，利用特征线法确定所述塞锥机构处于当前位置时所对应的待求壁面曲线；

改变所述塞锥机构在旋转轴线上的位置，确定各段待求壁面曲线；

根据所述已知壁面曲线、与该已知壁面曲线相配合的所述塞锥壁面曲线、以及各段待求壁面曲线确定所述轴对称连续变马赫数喷管的壁面。

2.根据权利要求1所述的轴对称连续变马赫数喷管的壁面确定方法，其特征在于，所述根据喷管结构设计要求，确定旋转轴线、已知壁面曲线、与该已知壁面曲线相配合的塞锥壁面曲线、以及塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线的步骤包括：

根据喷管工作马赫数范围，采用所述特征线法确定最低马赫数时的喷管壁面曲线，并使所述塞锥壁面曲线的终点与所述喷管壁面曲线的起点在旋转轴线上的坐标相等；

获取喷管最低马赫数工作点，并以该工作点作为起始马赫数工作点。

3.根据权利要求2所述的轴对称连续变马赫数喷管的壁面确定方法，其特征在于，所述根据所述塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线，利用特征线法确定塞锥机构处于当前位置时所对应的待求壁面曲线的步骤包括：

将所述塞锥壁面曲线沿所述轴线向下游移动一段距离，使得已知壁面曲线的远离喷管出口的一端到塞锥面的垂直距离满足膨胀比的约束，根据所述起始马赫数工作点以及所述塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线确定所述塞锥机构当前位置处的喷管出口马赫数；

根据所述已知壁面曲线和当前的喷管出口马赫数，利用所述特征线法确定出口特征线；

根据所述已知壁面曲线和所述出口特征线，利用所述特征线法确定所述已知壁面曲线在入口处端点位置的逆推特征线；

以该逆推特征线与所述塞锥壁面曲线的交点为起点，根据该起点的马赫数以及跨声速初值线方程通过所述特征线法及其迭代公式确定跨声速初始特征线；

根据已确定的所述逆推特征线和跨声速初始特征线，利用所述特征线法确定当前状态下的待求壁面曲线，其中，所述当前状态下的待求壁面曲线的一端与所述已知壁面曲线的远离出口的端点相衔接。

4.根据权利要求3所述的轴对称连续变马赫数喷管的壁面确定方法，其特征在于，确定所述当前状态下的待求壁面曲线之后，所述改变所述塞锥机构在旋转轴线上的位置，确定各段待求壁面曲线步骤包括：

再将所述塞锥沿所述轴线向下游移动一段距离，使得前一段确定的待求壁面曲线的远离所述喷管出口的一端到所述塞锥面的垂直距离满足所述膨胀比的约束，根据已确定的待求壁面曲线和已知壁面曲线组成的壁面曲线和所述塞锥机构进动距离与马赫数的关系曲线确定所述塞锥机构当前位置处的喷管出口马赫数，利用所述特征线法确定新的出口特征线；

根据已确定的待求壁面曲线和已知壁面曲线组成的壁面曲线以及新的出口特征线，利用所述特征线法确定所述已确定的待求壁面曲线和已知壁面曲线组成的壁面曲线在入口处的新的逆推特征线；

以该新的逆推特征线与所述塞锥壁面曲线的交点为起点，根据该起点的马赫数以及跨声速初值线方程通过所述特征线法及其迭代公式确定新的跨声速初始特征线；

根据已确定的所述新的逆推特征线和新的跨声速初始特征线，利用所述特征线法确定当前状态下的待求壁面曲线；

根据已确定的所述新的逆推特征线和新的跨声速初始特征线，利用所述特征线法确定新的当前状态下的待求壁面曲线；

依次重复上述过程，直至达到最高马赫数，确定各所述待求壁面曲线。

5.根据权利要求1所述的轴对称连续变马赫数喷管的壁面确定方法，其特征在于，所述特征线法的迭代公式为：

其中，x为横坐标，r为纵坐标，θ为当地流动方向角，M为当地马赫数且M>1，δ为流动类型参数，对于二维流动δ=0，轴对称流动δ=1，r≠0，γ为气体的定压比热与定容比热的比热比。