[发明专利]基于确定发动机入口边界条件的气动分析方法及装置

权利要求书

1.一种基于确定发动机入口边界条件的气动分析方法，其特征在于，所述方法包括：

获取发动机的模型，其中，所述发动机包括相连的入口和本体，所述模型至少表示出所述发动机的入口的结构，所述入口和所述本体之间的边界面为入口边界面；所述入口周围的至少部分流场被划分为若干个网格单元；

从所述若干个网格单元中，确定出构成所述入口边界面的网格单元，作为目标单元；

根据所述目标单元的质心对应的流速，确定目标面的面心对应的流速；其中，所述质心对应的流速是气流流经所述质心时的流速，其中，所述目标面是所述目标单元上构成所述入口边界面的面；

若所述面心对应的流速的方向与气流流经所述发动机的方向相同，则根据所述面心对应的流速与所述面心对应的声速的大小关系，判断所述面心对应的流速是否为亚声速；

若否，则根据所述质心对应的压力、所述面心对应的流速以及所述面心对应的声速，在假设所述入口边界面处存在激波的情况下，确定出所述激波的波后压力；

根据所述波后压力，确定所述入口边界面的边界条件；其中，所述波后压力表示出所述假设是否为真；

根据所述边界条件，进行气动分析；

其中，判断所述面心对应的流速是否为亚声速，包括：若所述面心对应的流速小于所述面心对应的声速，则所述面心对应的流速是亚声速；若所述面心对应的流速不小于所述面心对应的声速，则所述面心对应的流速不是亚声速；

所述方法还包括：若所述面心对应的流速是亚声速，则将常规背压边界条件，作为所述入口边界面的边界条件；其中，所述常规背压边界条件包括以下至少一项：所述面心对应的气体密度与所述质心对应的气体密度相等；所述面心对应的流速与所述质心对应的流速相等；所述面心对应的压力等于指定背压；

所述激波的波后压力是根据以下公式得到的：

式中，M_B表示面心对应的马赫数，v_nB表示面心对应的流速，C_B表示面心对应的声速，p₂表示波后压力，P_C是质心对应的压力,γ是气体的比热比。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标单元的质心对应的流速，确定所述面心对应的流速，包括：

确定气流流经所述目标单元的质心时的流速，作为质心流速；

确定所述面心指向背离所述入口一侧的法向量；

将所述质心流速在所述法向量上的投影，确定为所述目标面的面心对应的流速。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述面心对应的流速的方向与气流流经所述发动机的方向不相同，则将所述发动机的壁面边界条件，确定为所述入口边界面的边界条件。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述壁面边界条件包含以下至少一种：

所述面心对应的气体密度与所述质心对应的气体密度相等；

所述面心对应的流速等于零；

所述面心对应的压力与所述质心对应的压力相等。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述面心对应的流速是否为亚声速之前，所述方法还包括：

确定所述质心对应的声速；

将所述质心对应的声速，作为所述面心对应的声速。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述波后压力，确定所述入口边界面的边界条件，包括：

若所述波后压力表示出所述假设为假，则将外插边界条件，确定为所述入口边界面的边界条件；

和/或，若所述波后压力表示出所述假设为真，则确定所述激波的波后状态参数；根据所述波后状态参数，确定所述入口边界面的边界条件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

外插边界条件包含以下至少一种：所述面心对应的气体密度与所述质心对应的气体密度相等；所述面心对应的流速与所述质心对应的流速相等；所述面心对应的压力与所述质心对应的压力相等；和/或，

根据所述波后状态参数，确定所述入口边界面的边界条件，包括：将波后状态参数，确定为所述入口边界面的边界条件。

8.一种基于确定发动机入口边界条件的气动分析装置，其特征在于，所述装置包括：

模型获取模块，配置为：获取发动机的模型，其中，所述发动机包括相连的入口和本体，所述模型至少表示出所述发动机的入口的结构，所述入口和所述本体之间的边界面为入口边界面；所述入口周围的至少部分流场被划分为若干个网格单元；

目标单元确定模块，配置为：从所述若干个网格单元中，确定出构成所述入口边界面的网格单元，作为目标单元；

流速确定模块，配置为：根据所述目标单元的质心对应的流速，确定目标面的面心对应的流速；其中，所述质心对应的流速是气流流经所述质心时的流速，其中，所述目标面是所述目标单元上构成所述入口边界面的面；

流速判断模块，配置为：若所述面心对应的流速的方向与气流流经所述发动机的方向相同，则根据所述面心对应的流速与所述面心对应的声速的大小关系，判断所述面心对应的流速是否为亚声速；

波后压力确定模块，配置为：在所述面心对应的流速不是亚声速的情况下，根据所述质心对应的压力、所述面心对应的流速以及所述面心对应的声速，在假设所述入口边界面处存在激波的情况下，确定出所述激波的波后压力；

波后压力分析模块，配置为：根据所述波后压力，确定所述入口边界面的边界条件；其中，所述波后压力表示出所述假设是否为真；

气动分析模块，配置为：根据所述边界条件，进行气动分析；

其中，所述流速判断模块还配置为：若所述面心对应的流速小于所述面心对应的声速，则所述面心对应的流速是亚声速；若所述面心对应的流速不小于所述面心对应的声速，则所述面心对应的流速不是亚声速；

若所述面心对应的流速是亚声速，则将常规背压边界条件，作为所述入口边界面的边界条件；其中，所述常规背压边界条件包括以下至少一项：所述面心对应的气体密度与所述质心对应的气体密度相等；所述面心对应的流速与所述质心对应的流速相等；所述面心对应的压力等于指定背压；

所述激波的波后压力是根据以下公式得到的：

式中，M_B表示面心对应的马赫数，v_nB表示面心对应的流速，C_B表示面心对应的声速，p₂表示波后压力，P_C是质心对应的压力,γ是气体的比热比。