[发明专利]复杂发射技术条件的燃气流场预示方法

权利要求书

1.复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：以喷口直径为参考尺度开发计算网格模型；

步骤2：利用发动机稳定工作条件及理想弹道条件，采用一阶精度数值模拟方法快速预示并得到燃气流场基本分布规律、变化规律以及发射系统、火箭承受的燃气流冲击载荷随火箭起飞高度或时间的基本变化规律；

步骤3：对步骤2的燃气流场计算结果初步评估，若发现计算结果不收敛或流场分布不合理，则对网格模型进行修正；反之，进入步骤4；

步骤4：依据发动机工作逐渐建压条件及理想弹道条件，采用二阶以上精度进一步预示燃气流场，得到燃气流场细节分布规律，以及发射系统、火箭承受的燃气流冲击载荷随时间或弹道的细节变化规律；

步骤5：对步骤4的燃气流场计算结果进一步评估，若有问题，则修改区域网格模型或计算条件，直至评估没有问题；若未发现问题，则预示完成，输出计算结果。

2.根据权利要求1所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤1中，生成区域网格模型的步骤如下：

(2.1)对火箭及发射系统实体结构模型进行简化，得到流场计算模型；

(2.2)以喷口为中心对发射燃气流场计算域进行分区划分；

(2.3)基于喷管尺寸生成核心区域面网格及燃气流场外围网格；

(2.4)基于喷管尺寸生成子区域体网格。

3.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中，简化包括以下几方面：

1)保留燃气流正冲范围的结构表面轮廓；

2)对结构表面小缝隙采取填充处理；

3)对背风区对流场几乎没有影响的凸起或凹陷外轮廓采取抹平处理；

4)对迎风区小尺度的结构凸起或凹陷采取抹平处理。

4.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，进行分区划分的步骤如下：

(4.1)在流场计算域范围内，以喷口中心为参考中心，以喷口直径为参考尺寸，界定扰动核心区域，即核心区域，再从核心区域向外延伸，得到燃气流场外围区域；

(4.2)对核心区域进行结构特征面识别，沿结构特征面中的水平面、竖直面、对称面进行剖分，得到计算分区；

(4.3)切分过程保持分好的相邻区块子区面共面，实现区块对接。

5.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中，基于喷管尺寸生成核心区域面网格及燃气流场外围网格的方法如下：

喷管出口与核心区域面网格尺寸之间的关系如下：L＝αD

其中L为燃气流冲击扰动区域网格边长，D为喷管出口直径，α取值范围为0.01-0.04；

随着网格位置与燃气流冲击扰动区域的距离增加，燃气流场外围网格的尺度逐渐增大。

6.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤(2.4)中，基于喷管尺寸生成子区域体网格的方法如下：

(6.1)核心区域体网格尺寸与喷管出口之间的关系如下：L′＝αD

其中L′为核心区域体网格边长，D为喷管出口直径，α取值范围为0.01-0.04；

(6.2)所有已划分的面网格均作为体网格的一个网格面；

(6.3)根据子区域特征确定体网格类型。

7.根据权利要求1所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤3中，对燃气流场计算结果初步评估的过程如下：

(7.1)通过各方程残差值大小及流场计算域进出口质量流量是否平衡来评估计算结果是否收敛；

(7.2)识别燃气流场的特征位置，采用典型燃气流场模型与预示得到的燃气流场中的局部类似流场进行对比，如果两者燃气流场分布规律偏差在预先定义的偏差范围内，则认为流场分布合理，否则不合理。

8.根据权利要求1所述的复杂发射技术条件的燃气流场预示方法，其特征在于：所述步骤5中，对燃气流场计算结果进一步评估的方法如下：

(8.1)通过各方程残差值大小及流场计算域进出口质量流量是否平衡来评估计算结果是否收敛，如果不收敛，则计算结果有问题；

(8.2)通过改变单一计算条件复算的方法完成网格分辨率校验、数值算法校验、湍流模型校验和边界条件校验，如果任一项校验不通过，则计算结果有问题。