[发明专利]一种固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法

权利要求书

1.一种固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取发动机装药的初始装药参数，基于初始装药参数建立发动机装药的三维模型，并将该三维模型划分成若干圆柱对称的装药单元模型；

步骤2，对装药单元模型进行网格划分，得到装药单元模型的网格计算域，并定义网格计算域中的药柱节点、空腔节点；

步骤3，基于网格计算域中的药柱节点与空腔节点提取出由若干零点组成的初始燃面；

步骤4，识别出初始燃面中与网格计算域中各个网格节点距离最近的零点，并得到各个网格节点与对应的零点之间的距离值；

步骤5，基于发动机装药的燃去肉厚以及各个网格节点与对应的零点之间的距离值进行积分得到发动机装药的燃去体积，并基于燃去体积对燃去肉厚的微分得到燃烧面积。

2.根据权利要求1所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤1中，所述初始装药参数包括药柱参数与空腔参数。

3.根据权利要求1所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤2中，所述网格计算域为比装药单元模型中装药边界大一个网格尺寸的大小。

4.根据权利要求1所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤2中，所述定义网格计算域中的药柱节点、空腔节点，具体为：

给定标识函数c；

若网格节点位于发动机装药的药柱内，则定义该网格节点的标识函数c＝1；

若网格节点位于发动机装药的空腔内，则定义该网格节点的标识函数c＝-1。

5.根据权利要求3所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤3中，所述基于网格计算域中的药柱节点与空腔节点提取出由若干零点组成的初始燃面，具体为：

步骤3.1，筛选出网格计算域中八个网格节点的标识函数不完全一致的网格，作为燃烧面网格；

步骤3.2，将每一个燃烧面网格进一步划分为p×p×p的p³个小网格；

步骤3.3，基于二分法，得到燃面与小网格的边线、面对角线和体对角线的交点，即为零点；

步骤3.4，将所有小网格上的所有零点组成点集，即提取得到初始燃面。

6.根据权利要求3所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤4中，所述识别出初始燃面中与网格计算域中各个网格节点距离最近的零点，具体为：

步骤4.1，基于网格计算域中所有的零点构造k-d树；

步骤4.2，对于任一网格节点U，在k-d树内进行二叉搜索，找到网格节点U的最邻近零点的近似点；

步骤4.3，基于网格节点U的最邻近零点的近似点进行回溯操作，即以网格节点U为原点，网格节点U与网格节点U的最邻近零点的近似点之间的距离为半径作球，判断该球内是否有其他零点，若无其他零点，则该网格节点U的最邻近零点的近似点即为距离网格节点U最近的零点；

步骤4.4，若有新的零点，则将该新的零点作为网格节点U的最邻近零点的近似点，随后重复步骤4.3-步骤4.4直至找到与网格节点U最邻近的零点Y。

7.根据权利要求6所述固体火箭发动机对称装药燃面快速确定方法，其特征在于，步骤4.1中，所述基于网格计算域中所有的零点构造k-d树，具体为：

步骤4.1.1，将网格计算域划分为柱状坐标网格；

步骤4.1.2，对柱状坐标网格内所有零点进行划分操作，即将空间内的所有零点坐标位置在三个维度上的方差分别进行计算，选出方差最大的维度作为分区维度，并在该分区维度上找出坐标值为中位数的零点作为根节点来划分分区面，由分区面将所有的零点集分为了两部分，在分区维度上坐标值小于等于根节点的点集部分为根节点的左子空间，另一部分为右子空间；

步骤4.1.3，对左子空间与右子空间内所有零点分别再次进行划分操作，得到新的左子空间与右子空间；

步骤4.1.4，重复步骤4.1.3直至所有的左子空间与右子空间中均最多只包含一个零点。