[发明专利]固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法及系统

权利要求书

1.固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1，给定发动机初始装药立体构型及其高、低燃速分界面轴向位置Z；发动机初始装药立体构型中，轴向位置坐标小于Z的部分为低燃速装药区域，轴向位置坐标大于Z的部分为高燃速装药区域；

步骤S2，将包含整个发动机初始装药立体构型的立方体进行网格划分，确定各网格的属性，如果网格中只包含初始装药立体构型，则该网格为装药节点，如果网格中没有包含初始装药立体构型即全部为空腔，则该网格为空腔节点，如果网格中同时包含初始装药立体构型和空腔，则该网格为与初始燃面相交的节点；

步骤S3，根据高、低燃速分界面轴向位置，确定高、低燃速初始燃面节点集；

步骤S4，基于高、低燃速装药的燃速比以及高、低燃速分界面轴向位置处的节点到高、低燃速初始燃面点集的最小距离进行燃面干涉判定；

将发动机初始装药立体构型中轴向位置坐标等于Z的截面进行均匀离散，得到多个节点，且判断各节点是否为装药节点，如果当前节点不是装药节点，则跳过该节点，进行下一节点的判断；如果当前节点是装药节点，则采用最邻近搜索的方法分别计算该节点到低燃速初始燃面点集与高燃速初始燃面点集的最小距离，分别记为和；

假设高、低燃速装药的燃速比为，则对于满足的节点恰好是高燃速和低燃速同时烧到的节点，在该点不许做任何处理；

若节点满足，表明高燃速装药先燃烧至该节点，低燃速装药的燃烧受高燃速装药影响，将该节点存至点集；

若节点满足，表明低燃速装药先燃烧至该节点，高燃速装药的燃烧受低燃速装药影响，将该节点存至点集；

步骤S5，确定高、低燃速装药的虚拟初始燃面点集，将高、低燃速装药的虚拟初始燃面点集分别与高、低燃速的初始燃面节点集进行叠加，形成修正后的高、低燃速的初始燃面节点集；

步骤S6，基于修正后的高、低燃速的初始燃面节点集，采用最小距离函数法进行燃面计算，分别得到高、低燃速装药燃面变化规律。

2.根据权利要求1所述的固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，步骤S3中，采用二分法求解各网格内的零点坐标，如果网格的零点轴向坐标，将该节点加入到低燃速初始燃面点集，否则，将该节点加入到高燃速初始燃面点集。

3.根据权利要求1所述的固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，步骤S5中，低燃速装药的虚拟初始燃面点集的确定方法是：

构造标识函数，在高燃速装药区域求解，得到低燃速装药的虚拟初始燃面点集。

4.根据权利要求1所述的固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，步骤S5中，高燃速装药的虚拟初始燃面点集的确定方法是：

构造标识函数，在低燃速装药区域求解，得到高燃速装药的虚拟初始燃面点集。

5.根据权利要求1所述的固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，步骤S6中，低燃速装药燃面变化规律通过以下步骤获得：

以低燃速装药初始燃面点集中的各节点为初始零点，基于最小距离函数法求解低燃速装药区域中各装药节点到低燃速初始燃面点集的最小距离；

对任意燃去厚度，积分的体积，得到低燃速装药体积随燃烧厚度的变化，并求解体积对燃烧厚度的导数，得到低燃速装药燃面对燃烧厚度的变化规律。

6.根据权利要求1所述的固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定方法，其特征在于，步骤S6中，高燃速装药燃面变化规律通过以下步骤获得：

以高燃速装药初始燃面点集中的各节点为初始零点，基于最小距离函数法求解高燃速装药区域中各装药节点到高燃速初始燃面点集的最小距离；

对任意燃去厚度，积分的体积，得到高燃速装药体积随燃烧厚度的变化，并求解体积对燃烧厚度的导数，得到高燃速装药燃面对燃烧厚度的变化规律。

7.固体火箭发动机分段双燃速装药燃面确定系统，其特征在于，包括：

输入模块，输入给定的发动机初始装药立体构型及其高、低燃速分界面轴向位置Z；

网格划分模块，用于将包含整个发动机初始装药立体构型的立方体进行网格划分，确定各网格的属性，如果网格中只包含初始装药立体构型，则该网格为装药节点，如果网格中没有包含初始装药立体构型即全部为空腔，则该网格为空腔节点，如果网格中同时包含初始装药立体构型和空腔，则该网格为与初始燃面相交的节点；

初始燃面节点确定模块，用于根据高、低燃速分界面轴向位置，确定高、低燃速初始燃面节点集；

燃面干涉判定模块，基于高、低燃速装药的燃速比以及高、低燃速分界面轴向位置处的节点到高、低燃速初始燃面点集的最小距离进行燃面干涉判定；其中燃面干涉判定的方法是：将发动机初始装药立体构型中轴向位置坐标等于Z的截面进行均匀离散，得到多个节点，且判断各节点是否为装药节点，如果当前节点不是装药节点，则跳过该节点，进行下一节点的判断；如果当前节点是装药节点，则采用最邻近搜索的方法分别计算该节点到低燃速初始燃面点集与高燃速初始燃面点集的最小距离，分别记为和；

假设高、低燃速装药的燃速比为，则对于满足的节点恰好是高燃速和低燃速同时烧到的节点，在该点不许做任何处理；

若节点满足，表明高燃速装药先燃烧至该节点，低燃速装药的燃烧受高燃速装药影响，将该节点存至点集；

若节点满足，表明低燃速装药先燃烧至该节点，高燃速装药的燃烧受低燃速装药影响，将该节点存至点集；

初始燃面节点集修正模块，确定高、低燃速装药的虚拟初始燃面点集，将高、低燃速装药的虚拟初始燃面点集分别与高、低燃速的初始燃面节点集进行叠加，形成修正后的高、低燃速的初始燃面节点集；

燃面确定模块，基于修正后的高、低燃速的初始燃面节点集，采用最小距离函数法进行燃面计算，分别得到高、低燃速装药燃面变化规律。