[发明专利]一种适用于发动机系统仿真的头腔充填过程建模仿真方法

权利要求书

1.一种适用于发动机系统仿真的头腔充填过程建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：对燃气发生器的头腔沿径向进行有限元分割，获取多个状态单元，每个状态单元呈环形；

A2：根据所述多个状态单元，确定出多个速度单元；

A3：基于所述状态单元和所述速度单元，构建头腔充填仿真模型，用以描述所述头腔的充填过程；

A4：在Amesim软件中加载所述头腔充填仿真模型，并将所述头腔充填模型连接至发动机仿真系统中；

A5：运行所述发动机仿真系统，模拟发动机工作过程，以获取推进剂充填参数以及发动机工作参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述头腔的充填过程中每个状态单元或速度单元依次经过未充填状态、充填中状态以及充填满状态，所述头腔充填仿真模型包括：

针对充填满状态的速度单元，通过以下公式描述该速度单元内流体的充填速度：

i∈{0,1,…,n},且i≠k,k+1；

其中，第i个速度单元表示当前速度单元，u_i表示第i个速度单元内流体的充填速度，f表示摩擦系数，p_i和p_i+1分别表示当前速度单元和下一速度单元内的压强，A表示速度单元之间流体的流动的截面面积，ρ_i和ρ_i+1分别表示当前速度单元和下一速度单元内的气体密度，V表示速度单元的体积；

针对充填满状态的速度单元，通过以下公式描述该速度单元内的压强：

0ik；

其中，p_i表示第i个速度单元内的压强，a_l为液体中音速，ε为修正系数，ρ_l表示稀有气体的密度，m_l为该单元内喷嘴流出的液体的质量流量，m_g为该单元内喷嘴流出的气体的质量流量；

针对充填中状态的状态单元的下游的速度单元，通过以下公式描述该速度单元内流体的流动速度：

其中，u_k表示该速度单元内流体的流动速度，M_kg表示该速度单元中气体的质量，p_k表示当前速度单元上游的状态单元内的压强，p_k+1表示当前速度单元下游的状态单元内的压强，f表示摩擦系数；

针对充填中状态的状态单元，通过以下公式描述该状态单元内的压强：

其中，p_k表示当前状态单元内的压强，M_l表示当前状态单元内流体的质量，M_g表示当前状态单元内气体的质量，ρ_l表示当前状态单元内流体的密度，ρ_g表示当前状态单元内气体的密度，C_k表示等效流容；

针对未填充状态的速度单元，通过以下公式描述该速度单元内的压强：

其中，γ表示气体绝热指数，和分别表示状态单元入口边界的压力和出口边界的压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取多个状态单元之前，还包括：

根据所述头腔的结构，确定每个状态单元的体积以及相邻的状态单元之间流体的流动截面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个速度单元的一部分为该速度单元上游的第一状态单元的半个单元，每个速度单元的另一部分为与第二状态单元的半个单元，其中，所述第二状态单元在所述第一状态单元的下游，且所述第一状态单元的半个单元与所述第二状态的半个单元相邻。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定每个状态单元所处的充填状态：

B1：确定当前目标单元；

B2：确定当前目标单元的质量是否达到标准；

B3：若未达到标准，则确定当前目标状态单元处于充填中状态；

B4：若达到标准，则确定当前目标状态单元处于充填满状态；

B5：确定当前目标单元是否为最后一个状态单元，若不是则返回执行步骤B1。