[发明专利]反射激波波后双流场参数可控的基本流场及设计方法

权利要求书

1.一种反射激波波后双流场参数可控的基本流场设计方法，其特征在于包括如下步骤：

1)设计入射激波(2)及其波后依赖域流场；

2)设计等熵压缩段流场和反射激波(7)；

设计等熵压缩段流场和反射激波(7)包括以下步骤：

①在唇口点处给定反射激波一个波后流场参数，根据激波关系式确定唇口点处反射激波(7)的激波角β₂₁，即为唇口点处反射激波与唇口点(6)处入射激波的波后速度矢量(14)之间的夹角；所述的一个波后流场参数指压力、马赫数、速度大小、速度方向角、密度或温度中任意一个参数；

②自唇口点处反射激波波后流场参数压力、马赫数、速度大小、速度方向角、密度、温度中任意选取两个作为起始参数，反射激波其余位置处的这两个流场参数的分布规律应确保在唇口点处至少保持1阶连续；将入射激波波后依赖域流场出口边界(5)离散为一系列点OO₁O₂…O_n-1B所代表的边界；

③在步骤②中的两个流场参数中选取其中一个作为给定点C₁处激波角β₂₂时调节点C₁位置的判定依据，给点C₁的激波角β₂₂赋初值β₂₁，此时线段OC₁的倾角为(β₂₁+β₂₂)/2，给定点C₁处的一个波前流场参数作为此次迭代自变量，自入射激波波后依赖域流场出口边界(5)上的点O₁发出流线与OC₁相交于点C₁，根据点C₁的位置、激波关系式和流线O₁C₁上的相容方程确定点C₁处反射激波(7)波前后所有的流场参数，再通过校正步调整点C₁的位置，直至前面选定的一个流场参数与点C₁处反射激波(7)的波后同类型的流场参数相等；

④对比点C₁处另外一个流场参数与目标分布，调整点C₁处的激波角度β₂₂再重复步骤③的计算，直至点C₁处的两个流场参数全部满足步骤②给定的分布规律；

⑤通过步骤③和步骤④的计算得到点C₁的位置以及点C₁处的激波角β₂₂和波前流场参数，根据点C₁处反射激波(7)的波前流场参数计算右行特征线斜率，点C₁逆向发出的右行特征线与点O₂发出的流线与相交于点C₁₂，通过插值在O₂C₁连线上确定一点P₁，使P₁发出的左行特征线刚好经过点C₁₂，应用特征线法求解经过点C₁₂的流线和两条特征线上的相容方程确定点C₁₂的流场参数；然后以点C₁₂和点O_n-1为起始点，重复此计算过程得到点C_1n-2的位置和流场参数；继续迭代直至计算得到边界C₁C₁₂…C_1n-2B₁的形状和流场参数分布，同时得到等熵压缩上边界(8)上点B₁的位置和流场参数；

⑥重复步骤③和步骤④，计算点C₁₂发出流线与反射激波(7)的交点C₂的位置和波前流场参数，再重复步骤⑤计算等熵边界点B₂的位置和流场参数，重复此过程的计算直至得到整个等熵压缩边界(8)BB₁B₂…B_n-1C的形状和流场参数分布，同时得到反射激波(7)OC₁C₂…C_n-1C的形状和波前流场参数分布；等熵压缩区域流场为入射激波的波后依赖域流场出口边界(5)OO₁O₂…O_n-1B、等熵压缩边界BB₁B₂…B_n-1C和反射激波(7)OC₁C₂…C_n-1C围起来的区域；

3)设计反射激波(7)波后依赖域流场；

4)设计整流区域流场；

设计整流区域流场具体步骤如下：

①在反射激波顶点(9)处设置基本流场出口边界，反射激波顶点(9)同时也是基本流场出口边界(10)的顶点，基本流场出口边界(10)上与反射激波顶点(9)相邻的待求解点的位置和流场参数使用特征线法确定，自反射激波波后依赖域出口边界(12)上与反射激波顶点(9)相邻的点E_n-1发出流线与基本流场出口边界(10)相交于点D_n-1，并在边界CE_n-1上确定点D_n-1’使点D_n-1’发出的右行特征线经过点D_n-1，根据经过点D_n-1的流线与右行特征线上的相容方程和基本流场出口边界(10)上的单一流场参数分布联立求解得到点D_n-1上的流场参数；

②连接反射激波波后依赖域出口边界(12)上与点E_n-1相邻的点E_n-2和点D_n-1，自点E_n-2发出流线与点D_n-1逆向发出的左行特征线相交于点E_2n-2，并在边界E_n-2D_n-1上确定点Q使点Q发出的右行特征线经过点E_2n-2，联立经过点E_2n-2的流线和两条特征线上的相容方程确定点E_2n-2上的流场参数，重复此过程直至确定点E发出的流线EE₂₁；

③重复步骤①和步骤②得到使基本流场的出口边界(10)上有一个流场参数分布与给定规律一致的边界EE₂₁E₃₁…D，边界EE₂₁E₃₁…D即为整流区域下边界(11)；此处所述的一个流场参数分布为压力、密度、速度大小、速度方向、马赫数、温度中任意一个参数；

5)步骤1)～步骤4)中得到的入射激波波后依赖域流场、等熵压缩段流场和反射激波波后依赖域流场和整流区域流场在空间上依次连接构成了整个内转式进气道的基本流场。