[发明专利]喷管入口非均匀流动参数重构方法、装置、介质及设备

说明书

本发明公开了一种喷管入口非均匀流动参数重构方法、装置、介质及设备，所述方法包括步骤：S1、针对喷管划分计算网格，确定每个网格点上的流场参数形式；S2、获得喷管壁面压力并构成向量；S3、根据喷管壁面压力测点位置和计算网格确定观测矩阵H；S4、按照多项式形式给出喷管入口的马赫数和压力的分布形式；S5、按给定取样点数N在喷管入口待估参量E的初始估计范围进行取样；S6、根据不同的喷管入口待估参量E组合，调用流体计算软件开展喷管流场求解；S7、对喷管入口待估参量进行修正；S8、基于修正的喷管入口待估参量进行迭代后计算获得与喷管壁面压力对应的喷管流场参数。本发明可实现喷管入口非均匀流动参数精确、快速重构。

技术领域

本发明涉及超声速喷管流场技术领域，特别地，涉及一种喷管入口非均匀流动参数重构方法、装置、介质及设备。

背景技术

现有的超燃冲压发动机的喷管2位于飞行器1尾部，是飞行器1的核心推力部件，直接形成飞行器推力，喷管入口3连接燃烧室4(见图1)。超燃冲压发动机的喷管设计直接依赖于喷管入口参数，喷管入口马赫数、压力等参数的对喷管型面及其推力性能影响显著，不准确的喷管入口参数也是导致喷管推力损失的重要原因。精确确定喷管入口参数对于提高飞行器性能具有重要意义。

由于超燃冲压发动机喷管入口温度高，速度快，且入口参数存在一定的非均匀性，其直接测量难度大，尚无有效的测量手段。目前喷管入口参数确定主要依赖于粗糙的热力学估算，入口参数确定的精度低，严重影响喷管型面与燃烧室出口参数的匹配，导致喷管推力损失较大。

因此，现有的喷管入口参数确定方法的主要问题是：喷管入口参数依赖于一维工程估算，无法提供马赫数和压力在喷管入口处的分布，严重影响喷管型面优化设计。

发明内容

本发明提供了一种喷管入口非均匀流动参数重构方法，以解决现有的喷管入口参数依赖于一维工程估算，无法提供马赫数和压力在喷管入口处的分布，严重影响喷管型面优化设计的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种喷管入口非均匀流动参数重构方法，包括步骤：

S1、针对喷管划分计算网格，将每个网格点上的流场参数写为ξ_i＝(ρ_i,u_i,p_i)，其中,下标i表示某一网格点，ρ_i表示网格点i的密度，u_i表示某网格点i的x方向速度分量，p_i表示网格点i的压力；

S2、测量并获得喷管壁面压力，根据喷管壁面压力数据构成向量Y＝(p₁ p₂ p₃ …p_l)^T，其中下标l表示压力测点数，T表示矩阵转置；

S3、根据试验中的喷管壁面压力测点位置和计算网格确定观测矩阵H；

S4、按照多项式形式给出喷管入口的马赫数和压力的分布形式，并根据所述多项式获得喷管入口待估参量E；

S5、给定取样点数N，在给定的喷管入口待估参量E的初始估计范围进行取样，确定入口参数的初始样本集合，不同喷管入口待估参量E的组合对应于不同的入口马赫数和压力分布形式；

S6、根据初始样本集合中不同的喷管入口待估参量E组合，调用流体计算软件开展喷管流场求解，获得流场的速度、密度和压力分布，并得到包含所有样本的状态向量的矩阵X^f＝(x^f(1) x^f(2) … x^f(N))，其中：