[发明专利]一种基于泛函优化的高超声速尖锥外形热流密度建模方法

摘要

本发明涉及一种基于泛函优化的高超声速尖锥外形热流密度建模方法，包括如下步骤：利用高超声速测热风洞，对飞行器的n个不同缩比的尖锥模型进行地面测热试验；分别获取n个不同缩比模型在高超声速测热风洞中的热流密度分布规律获得热流密度试验值Qwi，其中1≤i≤n；调整高超声速测热风洞的风洞试验参数，获得第一组热流密度试验值Qwij，j为风洞试验次数；获得第一组飞行器的热流密度分布规律；共获得k组飞行器的热流密度分布规律Qwk；应用泛函优化算法，引入风洞品质变量a和标模参量b，对Qwk进行迭代计算，求取最优的空间变换，获得尖锥热流密度模型Qw。本发明避免了现有技术建模方法的片面性，降低了人为经验因素的干扰。

主权项

1.一种基于泛函优化的高超声速尖锥外形热流密度建模方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用高超声速测热风洞，对飞行器的n个不同缩比的尖锥模型进行地面测热试验；(2)分别获取n个不同缩比模型在高超声速测热风洞中的热流密度分布规律获得热流密度试验值Qwi，其中1≤i≤n；(3)调整高超声速测热风洞的风洞试验参数，获得第一组热流密度试验值Qwij，j为风洞试验次数；(4)获得第一组飞行器的热流密度分布规律Qw1＝fij¹(T0,P0,H0,Hw,p,ρ,u,M,ReL,Rex)，其中T0为风洞总温、P0为风洞总压、H0为风洞总焓、Hw为风洞壁面焓，p为来流压力、ρ为来流密度、u为速度向量、M为马赫数、ReL为单位雷诺数、Rex为当地雷诺数；(5)更换k‑1个不同的高超声速测热风洞，重复步骤(1)‑(4)，共获得k组飞行器的热流密度分布规律Qwk＝fij^k(T0,P0,H0,Hw,p,ρ,u,M,ReL,Rex)；(6)应用泛函优化算法，引入风洞品质变量a和标模参量b，对Qwk进行迭代计算，求取最优的空间变换，获得尖锥热流密度模型Qw＝f(t)＝f(T0,P0,H0,Hw,p,ρ,u,M,ReL,Rex，a，b)；获得尖锥热流密度计算模型Qw的具体方法为：在函数空间内采用泛函优化算法寻求具有最小复杂度的f(t)函数表达形式，具体方法为：利用k组飞行器的热流密度分布规律Qwk＝fij^k(T0,P0,H0,Hw,p,ρ,u,M,ReL,Rex)，代入公式在标准函数库中搜寻最匹配函数形式g(t)；f(t)为预设的求解函数形式；g(t)为标准函数形式；为f(t)、g(t)在希尔伯特空间的角度；g(t)与Qw具有如下关系：c+d/(v+Rex)‑Qw/(ρ*u)(H0‑Hw)＝0c、d、v为Qw函数表达式中的常数；获取Qw的函数表达式为：QW＝St*(ρ*u)(H0‑Hw)，St为因斯坦顿数。