[发明专利]一种边界层自然转捩试验数据的天地相关性方法

说明书

本发明涉及一种边界层自然转捩试验数据的天地相关性方法。该方法的设计原理为：试验相似准则与数据拟合公式。该方法的实现方式为：首先开展天地差异分析，归纳影响转捩的主要影响因素；然后通过已有地面试验和飞行试验数据的拟合来构建这些影响因素的修正公式；最后通过该修正公式从地面试验数据外推获得飞行条件下的转捩雷诺数，或实现地面试验与飞行试验数据的关联。该方法的优点在于：强调试验相似准则，减少了需要修正的影响量；通过对天地差异的分类，构建了各影响量解耦形式的修正公式；每个影响因素的修正公式都通过大量试验数据的拟合获得，具有较高的可靠性。

技术领域

本发明属于空气动力学技术领域，用于边界层自然转捩数据的天地相关性研究。

背景技术

边界层转捩是指层流到湍流的过渡，由于层流和湍流对质量、动量和能量的输运性质不同，湍流状态下的摩阻和热流是层流时的3-5倍，可见边界层转捩位置对摩阻和热流的预测具有重要影响。摩阻和热流是飞行器设计的重要依据，因此，转捩位置是飞行器设计中基础而重要的依据。

由于飞行器外形复杂，转捩现象也变得十分复杂，地面风洞试验是目前最能客观反映飞行条件下转捩现象的技术手段。然而，风洞试验条件并不能完全模拟飞行条件，由于转捩是强非线性现象，这些模拟条件的天地差异会带来显著的模拟结果上的天地差异，也就是说，转捩的风洞试验结果不能直接用于飞行条件下的设计，因此，发展转捩试验数据的天地相关性方法成为转捩应用研究的关键。

如何将风洞试验获得的转捩数据转换到实际飞行条件下，获得实际飞行条件下的转捩数据，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明主要针对转捩地面试验数据的应用问题提出一种天地相关性方法，使得工程人员能够较合理的将转捩地面试验数据外推到实际飞行条件，为飞行器设计提供更准确的流态依据，满足转捩相关设计的要求。

本发明的技术解决方案是：

提供一种边界层自然转捩试验数据的天地相关性方法，包括如下步骤：

(1)获取欲关联风洞的试验条件和飞行条件，包括试验条件和飞行条件下的单位雷诺数Re_0,1和Re_0,2，试验条件和飞行条件下的来流噪声p_rms,1和p_rms,2，试验条件和飞行条件下的壁温T_w,1和T_w,2，试验条件和飞行条件下的壁面绝热温度T_aw,1和T_aw,2，试验条件和飞行条件下的风洞尺寸D₁和D₂，以及试验条件转捩雷诺数Re_tr,1；

(2)分步计算各修正因子，包括雷诺数修正因子来流噪声修正因子壁温修正因子风洞尺寸修正因子n₁、n₂、n₃、n₄分别为经验参数，通过拟合获得；

(3)计算关联风洞或飞行试验的转捩雷诺数

提供一种边界层自然转捩试验数据的天地相关性方法，包括如下步骤：

(1)获取第一风洞的试验条件和欲关联的第二风洞试验条件，包括第一风洞的试验条件和第二风洞试验条件的单位雷诺数Re_0,1和Re_0,2，第一风洞的试验条件和第二风洞试验条件的来流噪声p_rms,1和p_rms,2，第一风洞的试验条件和第二风洞试验条件的壁温T_w,1和T_w,2，第一风洞的试验条件和第二风洞试验条件的壁面绝热温度T_aw,1和T_aw,2，第一风洞的试验条件和第二风洞试验条件的风洞尺寸D₁和D₂，以及第一风洞的试验条件的转捩雷诺数；