[发明专利]固体姿轨控发动机燃气阀型面的实际流量匹配设计方法

权利要求书

1.一种固体姿轨控发动机燃气阀型面的实际流量匹配设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取喷管型面曲线坐标点集，并初始化流量曲线为理论目标流量曲线；

步骤2，基于流量曲线确定对应的等效喉部面积曲线，并基于递推匹配设计方法得到满足等效喉部面积曲线的阀杆型面曲线坐标点集；

步骤3，基于喷管型面曲线坐标点集、阀杆型面曲线坐标点集进行计算流体动力学仿真得到阀门实际最大流量，根据阀门实际最大流量修正理论目标流量曲线并得到实际目标流量曲线，将流量曲线更新为实际目标流量曲线；

步骤4，根据更新后的流量曲线得到更新后的阀杆型面曲线坐标点集，再根据喷管型面曲线坐标点集与更新后的阀杆型面曲线坐标点集进行计算流体动力学仿真得到阀杆位移-阀门流量曲线；

步骤5，判断当前的阀杆位移-阀门流量曲线是否满足收敛条件：

若是，则输出当前的阀杆型面曲线坐标点集；

否则，根据当前的阀杆位移-阀门流量曲线与实际目标流量曲线之间的误差更新流量曲线，返回步骤4继续迭代；

步骤2中，所述基于递推匹配设计方法得到满足等效喉部面积曲线的阀杆型面曲线坐标点集，具体为：

步骤2.1，基于二分法计算得到阀门完全关闭时喷管型面与阀杆型面切点；

步骤2.2，求解得到喷管型面上点所在切线沿轴负方向平移后与喷管型面构成的最小喉部面积对应的坐标点，将点和点依次加入阀杆型面曲线坐标点集，并初始化递推代数，其中，为计算步长；

步骤2.3，获取等效喉部面积曲线中阀杆位移为时的等效喉部面积，基于二分法搜索满足等效喉部面积的阀杆型面局部泰勒展开直线的斜率，并将当前阀杆型面局部泰勒展开直线上与喷管型面构成的最小喉部面积等于等效喉部面积的坐标点作为新的点，并将点加入阀杆型面曲线坐标点集，其中，为阀杆相对行程；

步骤2.4，令，判断是否成立：

若是，则进入步骤2.5；

否则，返回步骤2.3继续迭代；

步骤2.5，根据阀杆型面曲线坐标点集中已有的阀杆型面坐标点数据，增加圆心为，半径为的圆弧，其中，为步骤2.3最后一次迭代时阀杆型面局部泰勒展开直线的斜率，、为步骤2.3最后一次迭代时的点的横、纵坐标值；

步骤2.6，将步骤2.5中圆弧上的坐标点集加入阀杆型面曲线坐标点集后，输出阀杆型面曲线坐标点集。

2.根据权利要求1所述的固体姿轨控发动机燃气阀型面的实际流量匹配设计方法，其特征在于，步骤2.1中，所述基于二分法计算得到阀门完全关闭时喷管型面与阀杆型面切点，具体为：

步骤2.1.1，获取等效喉部面积曲线中阀杆位移为时的等效喉部面积；

步骤2.1.2，采用二分法在喷管型面曲线上搜索阀门完全关闭时喷管与阀杆的切点，使其满足如下方程：

，

其中，为在点处与喷管相切的直线沿轴负方向平移后与喷管型面构成的最小喉部面积，即：

，

其中，为喷管型面曲线坐标点集，分别为阀杆型面曲线坐标点集，为喷管型面曲线坐标点集中第n点的横坐标值，为阀杆型面曲线坐标点集中第p点的横坐标值。

3.根据权利要求1所述的固体姿轨控发动机燃气阀型面的实际流量匹配设计方法，其特征在于，步骤2.3具体包括：

步骤2.3.1，初始化斜率搜索区间，并获取等效喉部面积曲线中阀杆位移为时的等效喉部面积，其中，为斜率搜索的最大值，为斜率搜索的最小值；

步骤2.3.2，令点为局部展开点，采用二分法在斜率搜索区间内搜索斜率，并将斜率为且经过局部展开点的直线作为当前的局部展开直线，其中，斜率满足：当前的局部展开直线与喷管型面构成的最小喉部面积等于当前阀杆位移下的目标等效喉部面积；

步骤2.3.3，将当前阀杆型面局部泰勒展开直线上与喷管型面构成的最小喉部面积等于等效喉部面积的坐标点作为新的点，并将点加入阀杆型面曲线坐标点集。