[发明专利]一种液滴的目标释放位置的计算方法

说明书

本发明适用于液滴撞击特性模拟技术领域，提供了一种液滴的目标释放位置的计算方法，包括以下步骤：获取第i次释放液滴时的撞击信息，撞击信息包括第i次释放液滴时的撞击点位置和第i次释放液滴时撞击点位置所处的网格单元，得到第i次释放液滴时的释放位置x_i；根据第i次释放液滴时的撞击点位置与目标角点之间的距离得到目标距离s_i；直至s_i≦S，则释放位置x_i为液滴的目标释放位置。本发明提供的计算液滴的目标释放位置具有运算简单、计算高效、鲁棒性好且计算结果精度高的优势。

技术领域

本发明属于液滴撞击特性模拟技术领域，尤其是涉及一种液滴的目标释放位置的计算方法。

背景技术

飞机结冰中结冰数值模拟是研究飞机结冰特性的重要手段，可以满足海量工况的方针。在飞行器结冰数值的计算流程中，涉及物面液滴收集率的计算，且液滴收集率的计算精度会直接影响到冰形预测结果的准确性。

目前，拉格朗日法作为液滴撞击特性计算常用方法之一，拉格朗日法具有运动轨迹精度高、动力学性能跟踪能力强的优势，在处理气液界面时不会引入数值耗散。但针对三维问题拉格朗日法需要通过大量的轨迹计算来描述液滴收集特性，并且其初始条件设置的合理性直接影响计算结果的准确性，因此，提高拉格朗日液滴撞击特性计算的鲁棒性是提升拉格朗日法发展的重要突破口之一。

现有技术中，三维水滴收集率计算方法如下：①通过在远场建立一个平面网络来描述液滴阵列，并加密液滴阵列来提高液滴撞击壁面的数量，使壁面获得更高精度的液滴收集率；②在第①步的基础上，通过引入网格自适应加密算法和限制径向基函数插值方法，提高了撞击极限的捕捉精度和收集率的表征能力。然而，这两种方法在计算壁面撞击面积时的判定过程较为复杂且计算效率低下。

为进一步提高壁面撞击面积的计算效率，本申请人已公开的中国发明专利CN111310381B公开了一种三维液滴收集系数的计算方法，通过计算多个液滴撞击点形成的壁面包络线的方法获得撞击后面积，并基于流管理论的拉格朗日法计算获得液滴收集率。

但上述过程均需要依靠插值技术将撞击点构造的液滴收集率传递给壁面网格单元。然而，通常情况下插值技术，需要建立遍布全拓扑的样本点，基于径向基函数或反距离比等方式，确定各样本点的插值权重后，再进行目标点的载荷计算。但实际模拟中液滴撞击点的分布通常是随机零散且部分的分布于壁面上，即造成样本点分布不均匀或数量较少，若以此作为计算样本，则将极大降低载荷插值结果的精度。当液滴撞击点的分布密度与网格角点密度不一致时，插值精度下降，造成计算结果失真。

综上所述，现有技术中存在的技术问题如下：

1. 现有技术中采用拉格朗日法计算液滴收集率需要通过大量的轨迹计算来描述液滴收集特性，并且其初始条件设置的合理性直接影响计算结果的准确性，存在判定过程复杂，计算流程复杂，运算效率低下和鲁棒性差等问题，且对初始条件的要求高；

2. 现有技术中拉格朗日法计算液滴收集率的过程中必须依靠插值技术将撞击点构造的液滴收集率传递给壁面网格单元。然而，通常情况下插值技术，需要建立遍布全拓扑的样本点，基于径向基函数或反距离比等方式，确定各样本点的插值权重后，再进行目标点的载荷计算。但实际模拟中液滴撞击点的分布通常是随机零散且部分的分布于壁面上，即造成样本点分布不均匀或数量较少，若以此作为计算样本，则将极大降低载荷插值结果的精度，插值结果中存在人工干预，且具有较大的不可靠性。

发明内容