[发明专利]烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法、设备及介质

权利要求书

1.一种烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，包括：

获取颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据；

根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，分别计算摩阻分解对应的各个子效应和热流分解对应的各个子效应；

将所述摩阻分解对应的各个子效应进行MPI归约操作求和，获得烧蚀颗粒壁湍流边界层的摩阻；

将所述热流分解对应的各个子效应进行MPI归约操作求和，获得烧蚀颗粒壁湍流边界层的热流。

2.根据权利要求1所述的烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算摩阻分解对应的各个子效应，包括：

根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算颗粒两相粘性力效应、可压缩效应、湍流脉冲效应、尾流效应、压力梯度效应、颗粒平均尺度效应和颗粒脉冲尺度效应。

3.根据权利要求2所述的烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算热流分解对应的各个子效应，包括：

根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算法向焓流和法向压能流效应、摩阻做功效应、湍流脉动效应、颗粒传热效应。

4.根据权利要求3所述的烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算颗粒两相粘性力效应、可压缩效应、湍流脉冲效应、尾流效应、压力梯度效应、颗粒平均尺度效应和颗粒脉冲尺度效应，包括：

根据边界层厚度、流体动力粘度，计算粘性力效应；

根据所述边界层厚度、所述流体动力粘度、流体流向平均速度、流体速度散度，计算可压缩效应；

根据所述边界层厚度、所述流体动力粘度、流体密度、雷诺应力，计算湍流脉冲效应；

根据所述边界层厚度、所述流体密度、流体动能，计算尾流效应；

根据流体流量、流体压力，计算压力梯度效应；

根据所述边界层厚度、所述流体流向平均速度、颗粒群表观密度、颗粒惯性弛豫系数、颗粒平均流向速度，计算颗粒平均尺度效应；

根据所述边界层厚度、颗粒流向脉动速度、流体流向脉动速度、所述颗粒群表观密度、所述颗粒惯性弛豫系数，计算颗粒脉冲尺度效应。

5.根据权利要求4所述的烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，根据所述颗粒两相壁湍流直接数值模拟数据，计算法向焓流和法向压能流效应、摩阻做功效应、湍流脉动效应、颗粒传热效应，包括：

根据流体焓、流体法向平均速度、所述流体压力，计算法向焓流和法向压能流效应；

根据所述边界层厚度、所述流体流向平均速度、流体切应力，计算摩阻做功效应；

根据所述边界层厚度、流体比热容、所述流体压力、法向湍流温度脉动，计算湍流脉动效应；

根据颗粒平均温度、流体平均温度、所述颗粒群表观密度、颗粒比热容、颗粒热响应系数，计算颗粒传热效应。

6.根据权利要求5所述的烧蚀颗粒壁湍流边界层摩阻热流计算方法，其特征在于，采用下述公式获得烧蚀颗粒壁湍流边界层的摩阻：

其中，上划线-表示统计平均量，上标'表示脉动量；表示粘性力效应，表示可压缩效应，表示湍流脉动效应，表示尾流效应，表示压力梯度效应，表示颗粒平均尺度效应，表示颗粒脉动尺度效应；δ表示边界层厚度，0≤y≤δ，表示流体动力粘度，表示流体密度，表示流体流向平均速度，u'表示流体流向脉动速度，θ表示流体速度散度，表示雷诺应力，D表示随体导数，t表示时间变量，表示流体动能，m表示流体流量，表示流体压力，x表示位移变量，ρ_s表示颗粒群表观密度，τ_p表示颗粒惯性弛豫系数，表示颗粒平均流向速度，V'表示颗粒流向脉动速度。