[发明专利]一种舰船空气流场的非定常特性获取方法

权利要求书

1.一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对舰船模型进行简化；

(2)对舰船计算域进行网格划分，得到多个网格；

(3)修正非定常湍流模型；所述的修正非定常湍流模型的方法为：

将Spalart-Allmaras方程湍流模型中的长度尺度d_w进行了修正

d＝d_w-f_s max(0,d_w-C_DESΔ)

其中，μ为分子动力粘性系数，μ_t为涡粘性系数，u_i代表坐标轴i方向的速度，i＝x、y或者z，u_j代表坐标轴j方向的速度，j＝x、y或者z，x_i代表坐标轴i，i＝x、y或者z，x_j代表坐标轴j，j＝x、y或者z，P为当地大气压力，T为当地温度，为空气的热导率，γ＝1.4，R＝287J/kg·K，Pr＝0.72，Pr_t＝0.72，l_s＝d/C_DESΔ，C_DES＝0.65，d为网格点到壁面的距离，Δ＝max(Δx,Δy,Δz)为网格单元三方向的最大长度；

(4)设定非定常特性计算参数；

(5)计算得到空气流场的非定常特性；

(6)验证空气流场的非定常特性及确定选定网格；

(7)根据选定网格及对应空气流场的非定常特性计算得到直升机起降过程的瞬时速度载荷、平均载荷。

2.根据权利要求1所述的一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于：所述的对舰船模型进行简化的方法包括如下步骤：

(1)获取当前舰船的二维CAD模型并判断，若舰船机库前方存在细微结构，则直接在二维CAD模型中将细微结构去掉；所述的细微结构为当量直径小于0.5m的舰船结构或者舰船上的多孔网状结构；

(2)若舰船机库上方与后方存在非钝体形状的细微结构，则在二维CAD模型中将当前非钝体形状的细微结构去掉，然后使用三维建模软件得到CFD计算所需的舰船三维模型。

3.根据权利要求1或2所述的一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于：所述的对舰船计算域进行网格划分的方法为：

对舰船三维模型进行网格划分，得到第一网格、第二网格、第三网格，其中，第一网格、第二网格、第三网格的计算域相同，且均为结构网格，第二网格的网格单元为第一网格的网格单元的倍、第三网格的网格单元为第二网格的网格单元的倍，第一网格、第二网格、第三网格的最小网格体积大于零。

4.根据权利要求1或2所述的一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于：所述的设定非定常特性计算参数为：

特征长度为100m的舰船以20m/s在30°风向角下航行，室外温度为25℃，压力为标准大气压，雷诺数为2.0×108，壁面温度为25℃，出口压力为101325Pa。

5.根据权利要求1或2所述的一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于：所述的计算得到流场的非定常特性的方法包括如下步骤：

将舰船三维模型对应的第一网格、第二网格、第三网格导入到CFD求解器，使用修正非定常湍流模型计算得到空气流场的非定常特性。

6.根据权利要求1或2所述的一种舰船空气流场的非定常特性获取方法，其特征在于：所述的验证空气流场的非定常特性及确定网格的方法为：

如果第一网格、第二网格、第三网格计算得到空气流场的非定常特性稳定并均与试验结果一致，则选定第一网格、第二网格、第三网格网格数量最小的网格作为选定网格；否则增加第一网格、第二网格、第三网格的网格数量，转入步骤(2)。