[发明专利]一种高超声速风洞的喷管的构造方法

权利要求书

1.一种高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据喷管设计要求确定其关键位置横向截面的形状和尺寸、以及设计喷管出口马赫数M，关键位置根据喷管设计要求为喷管入口至出口的任一横截面；

(2)根据轴对称特征线方法获取构造喷管的型面曲线，构造喷管为轴对称，构造喷管出口马赫数等于M，对应喷管关键位置的设计尺寸包覆喷管关键位置尺寸；

(3)根据流体力学方法计算步骤(2)的构造喷管的流场，以此作为构造喷管的基准流场；

(4)将步骤(1)中的关键位置形状和尺寸在步骤(3)中的基准流场相应横向截面进行投影，并抽取形状上点对应的流线；

(5)在CAD建模软件中新建一个作业，将步骤(4)中得到的流线的坐标数组导入，按照喷管设计要求进行排布得到构造喷管的气动型面。

2.根据权利要求1所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：所述步骤(1)中，喷管的喉部为矩形，尺寸为a×b，a为矩形的长，b为矩形的宽。

3.根据权利要求2所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：a＝b。

4.根据权利要求1所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，通过软件Fluent获取构造喷管的流场。

5.根据权利要求4所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：所述步骤(4)中，通过软件Tecplot9.0实现：(4.1)打开步骤(3)中流场计算结果，设置要抽取流线的具体位置和数量；(4.2)将标记的流线抽取为坐标；(4.3)将Tecplot中抽取的流线的坐标存为数据文件。

6.根据权利要求3所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：当喷管设计要求是出口马赫数为4、喷管喉部为58mm×58mm正方形的三维膨胀喷管时，采用特征线方法获取构造喷管的喉部半径41mm、出口马赫数4的轴对称喷管型面，并进行轴对称喷管流场数值计算；在轴对称喷管流场中，抽取其喉部Y向坐标29mm至41mm位置的流线；将所抽取流线在CAD建模软件中按照喷管设计要求进行排布生成三维膨胀喷管。

7.根据权利要求1所述的高超声速风洞的喷管的构造方法，其特征在于：当喷管设计要求是出口马赫数为3.25、出口横截面为中间矩形两侧半圆形的三维膨胀喷管时，矩形为210mm×70mm，半圆的半径为70mm，采用特征线方法获取构造喷管的出口直径为280mm、出口马赫数3.25的轴对称喷管型面，并进行轴对称喷管流场数值计算；在轴对称流场中，抽取其出口半径方向35mm～140mm位置的流线；将所抽取流线在CAD建模软件中按照喷管设计要求进行排布生成三维膨胀喷管。