[发明专利]高速风洞斜孔壁壁面流动模型的建立方法

权利要求书

1.一种高速风洞斜孔壁壁面流动模型的建立方法，其特征在于：包括如下步骤

(1)建立单个斜孔的开孔壁风洞几何模型并对几何模型进行网格划分；

(2)给定几何模型风洞入口处的自由来流马赫数；

(3)对孔两侧小压差、自由来流马赫数、边界层位移厚度、孔的深径比以及孔的倾斜角，确定边界层位移厚度对质量流量与孔两侧小压差关系直线的截距影响因子，确定边界层位移厚度对质量流量与孔两侧小压差关系直线的斜率影响因子，确定自由来流马赫数对质量流量与孔两侧小压差关系直线的斜率影响因子，确定孔的倾斜角对质量流量与孔两侧小压差关系直线的斜率影响因子，确定孔的倾斜角对质量流量与孔两侧小压差关系直线的截距影响因子；

(4)根据各影响因子建立孔两侧小压差和质量流量关系的壁面流动模型。

2.如权利要求1所述的高速风洞斜孔壁壁面流动模型的建立方法，其特征在于：所述自由来流马赫数由总压、静压获得：

其中，γ为比热比，p₀、p_s分别为总压和静压，R为气体常数，T_s为绝对温度，v为空气的来流速度，c为声速。

3.如权利要求2所述的高速风洞斜孔壁壁面流动模型的建立方法，其特征在于：

所述边界层位移厚度的截距影响因子的获得方法为：

选取倾斜角为90°的孔，选取该孔的深径比和自由来流马赫数，

选取四个以上边界层位移厚度δ^*/D，

在[-0.1，0.1]之间随机选取10个以上的孔两侧小压差，对所有的小压差进行流动的数值计算得到每个孔的质量流量和压差拟合成直线，

获得四条边界层位移厚度所对应直线的截距，

获得边界层位移厚度δ^*/D与截距影响因子的关系；

所述斜率影响因子与A_Ma获得方法为：

选取倾斜角为90°的孔，选取该孔的深径比和自由来流马赫数，

选取四个以上边界层位移厚度δ^*/D，

在[-0.1，0.1]之间随机选取10个以上的孔两侧小压差，对所有的小压差进行流动的数值计算得到每个孔的质量流量和压差拟合成直线；

选取四个不同马赫数时斜率，以斜率为纵坐标，边界层位移厚度的对数为横坐标建立拟合曲线；

得到四条不同马赫数条件下的拟合直线，由于四条直线的斜率接近，选取平均值作为截距为马赫数影响因子，将这四个截距取出，以马赫数为横坐标，这四个截距为纵坐标绘制拟合曲线，得到A_Ma；

由于孔的倾斜角影响因子主要分为出流情况和入流情况，所以取值区间有所差异，出流情况时孔的倾斜角在[45°，90°]之间取值，入流情况时孔的倾斜角在[90°，150°]之间取值，当倾斜角为90°时，既可以是出流情况也可以是入流情况，主要取决于此时的孔两侧的压差情况；

所述斜率影响因子A_θ的获得方法为：

出流情况：

选取孔的深径比、自由来流马赫数和边界层位移厚度，在[45°，90°]之间随机选取4个以上的倾斜角作为计算模型，对所有的小压差进行流动的数值计算得到每个孔的质量流量和压差拟合成直线；

选取四个不同边界层位移厚度时的斜率，借助之前90°时已经建立的壁面流动模型，将选取的四个斜率均扣除倾斜角为90°时的斜率，此时得到的四个斜率差值即为单独倾斜角变化导致的斜率变化，以该斜率差值为纵坐标，孔的倾斜角为横坐标建立三次拟合曲线，并将系数进行平均，得到A_θ；

入流情况：

与出流情况相同，只是选取倾斜角时需要在[90°，150°]之间进行选取，同样可以得到对应的A_θ；

所述截距影响因子A'_θ的获得方法为：

出流情况：

选取孔的深径比、自由来流马赫数和边界层位移厚度，在[45°，90°]之间随机选取4个以上的倾斜角作为计算模型，对所有的小压差进行流动的数值计算得到每个孔的质量流量和压差拟合成直线；

选取三个不同马赫数时的截距，借助之前90°时已经建立的壁面流动模型，将选取的三个截距均扣除倾斜角为90°时的截距，此时得到的三个截距差值即为单独倾斜角变化导致的截距变化，以该截距差值为纵坐标，孔的倾斜角为横坐标建立三次拟合曲线，并将系数进行平均，得到A'_θ；

入流情况：

与出流情况相同，只是选取倾斜角时需要在[90°，150°]之间进行选取，同样可以得到对应的A_θ。