[发明专利]涡旋流动中最优混合位置识别方法和系统

权利要求书

1.一种涡旋流动中最优混合位置识别方法，其特征在于：所述最优混合位置识别方法包括以下步骤：

S1：根据涡旋初始速度与热力学参数的分布规律基于可压缩NS方程获得非定常演化的涡相互作用流动结构；

S2：计算FTLE；

S3：根据FTLE空间分布规律提取LCS脊线；

S4：根据FTLE和LCS脊线确定最优混合位置；

所述LCS脊线为对涡相互作用流动结构进行拉格朗日分析后由FTLE最大值等值线构成；

所述最优混合位置设定为与LCS脊线重合处；

所述与LCS脊线重合处为喷射区域内平均FTLE值最大的位置。

2.根据权利要求1所述的一种涡旋流动中最优混合位置识别方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下子步骤：

S101：以旋转涡对的速度场及热力学参数作为初始条件，对可压缩NS方程求解获得NS方程数学模型；

S102：对NS方程数学模型进行无量纲化；

S103：通过有限体积法对NS方程数学模型进行离散。

3.根据权利要求1所述的一种涡旋流动中最优混合位置识别方法，其特征在于：所述FTLE为有限时间内格林-柯西张量的最大特征值，所述格林-柯西张量表示为

其中，为依赖于速度梯度的流体变形张量，*表示矩阵转置。

4.根据权利要求1所述的一种涡旋流动中最优混合位置识别方法，其特征在于：所述热力学参数包括压力、密度以及温度。

5.用于实现权利要求1至4中任一项所述方法的系统，其特征在于：所述系统包括流动方程求解模块、LCS提取模块以及最优混合位置确定模块；所述流动方程求解模块根据涡旋初始速度与热力学参数的分布规律基于可压缩NS方程获得非定常演化的涡相互作用流动结构；LCS提取模块对流动方程求解模块提供的非定常演化的涡相互作用流动结构计算FTLE值，并通过FTLE空间分布规律提取LCS脊线；所述最优混合位置确定模块根据LCS脊线确定最优混合位置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括混合效果评估模块，所述混合效果评估模块基于定量化指标比较不同混合位置组分掺混效果的优劣。

7.根据权利要求6所述的系统，所述定量化指标包括混合度和混合特征时间，所述混合度反映两种组分空间分布均匀程度，所述混合特征时间反映最大组分衰落速率。