一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法技术

本发明专利技术公开了一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，对于待判断的当前网格，查找该当前网格压力梯度方向的上游和下游两个网格，通过对这两个网格内参数的比较，判断当前网格是否应当标记为激波核心；若当前网格标记为激波核心，则将当前网格周围的两圈网格标记为激波边缘。本发明专利技术提供的根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，不需要针对特定流场调整阈值即可实现激波位置的确定，因此适用于完全自动化的分析；本发明专利技术所确定的激波是一片网格区域而不是无厚度的线，因此有利于统计激波造成的参数变化。

【技术实现步骤摘要】
一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法
本专利技术涉及一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，属于计算流体力学的技术。
技术介绍
激波是超声速流动中常见的流动现象，其前后气流压力、密度、马赫数和流动方向等参数会发生突变。激波的位置、形状以及激波造成气流参数的变化是分析流场的重要信息。目前主流的流场数值计算方法中，激波是计算过程中自然捕获的，对激波位置的确定需要根据计算结果后期处理。而数值计算中激波附近参数往往存在波动，直接根据梯度大小识别激波比较困难。文献“Shockdetectionfromcomputationalfluiddynamicsresults”(LovelyD,HairnesR)提出以马赫数在压力梯度法向上的分量为1的等值面作为激波面的方法。文献“ReviewofshockwavedetectionmethodinCFDpost-processing”(WuZN,XuYZ,WangWB,etal.)考虑到网格尺度，并引入流动方向速度变化对上述方法进行了进一步改进。但是这些方法均需人为给定阈值进行滤波，而阈值的设置往往与特定的流场相关，无法适应自动化识别的需要。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，能够根据流场数值计算结果自动化地确定激波位置、并且能够分析激波造成的流动参数变化量。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，对于待判断的当前网格，查找该当前网格压力梯度方向的上游和下游两个网格，通过对这两个网格内参数的比较，判断当前网格是否应当标记为激波核心；若当前网格标记为激波核心，则将当前网格周围的两圈网格标记为激波边缘。该方法具体包括如下步骤：(1)对于当前网格c0，从周围相邻的8个网格中查找出当前网格c0压力梯度方向的上游和下游两个网格，上游网格记为cup，下游网格记为cdown；将当前网格c0压力梯度方向记为上游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最小的网格，下游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最大的网格；上游网格的速度向量记为下游网格的速度向量记为(2)判断上游网格和下游网格内的参数是否满足以下不等式：式中：aup和adown表示上游网格和下游网格的声速，ρup和ρdown表示上游网格和下游网格的密度若满足上述不等式，则判断当前网格c0为激波核心，并将前网格c0周围的两圈网格标记为激波边缘。有益效果：本专利技术提供的根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，不需要针对特定流场调整阈值即可实现激波位置的确定，因此适用于完全自动化的分析；本专利技术所确定的激波是一片网格区域而不是无厚度的线，因此有利于统计激波造成的参数变化。附图说明图1为判断当前网格是否应标记为激波核心的示意图；图2为被标记为激波核心的网格和被标记为激波边缘的网格的示意图；图3为实施例中本算法标记的激波区域和激波的理论位置对比的示意图；图4为图3中局部区域的放大图。图中：1-当前网格c0，2-当前网格c0的压力梯度方向3-下游网格cdown，4-下游网格cdown的速度向量5-上游网格cup，6-上游网格cup的速度向量7-标记为激波的网格，8-实施例的三级压缩斜楔，9-实施例中标记为激波的区域，10-实施例中激波的理论位置，11-实施例中的部分激波区域。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，如图1所示，对于待判断的当前网格，查找该当前网格压力梯度方向的上游和下游两个网格，通过对这两个网格内参数的比较，判断当前网格是否应当标记为激波核心；若当前网格标记为激波核心，则将当前网格周围的两圈网格标记为激波边缘(如图2所示)。该方法具体包括如下步骤：(1)对于当前网格c0，从周围相邻的8个网格中查找出当前网格c0压力梯度方向的上游和下游两个网格，上游网格记为cup，下游网格记为cdown；将当前网格c0压力梯度方向记为上游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最小的网格，下游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最大的网格；上游网格的速度向量记为下游网格的速度向量记为(2)判断上游网格和下游网格内的参数是否满足以下不等式：式中：aup和adown表示上游网格和下游网格的声速，ρup和ρdown表示上游网格和下游网格的密度若满足上述不等式，则判断当前网格c0为激波核心，并将前网格c0周围的两圈网格标记为激波边缘。下面结合一个实施例对本专利技术作出进一步的说明。本实施例的来流马赫数为6，压力为2511Pa，温度为211.6K，采用本算法在三级斜楔压缩的无粘数值计算结果中提取激波区域，三级斜楔压缩角分别为5.07°、5.71°和6.47°，压缩面长度476mm，网格量约为10万。图3和图4显示了本算法提取的激波位置与理论上激波位置的对比，表1显示了本算法对激波区域内的压比和总压恢复系数的计算结果，以及理论上激波的压比和总压恢复系数。表1激波造成的气流参数变化从对比结果可见本算法提取结果与理论值吻合良好。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，其特征在于：对于待判断的当前网格，查找该当前网格压力梯度方向的上游和下游两个网格，通过对这两个网格内参数的比较，判断当前网格是否应当标记为激波核心；若当前网格标记为激波核心，则将当前网格周围的两圈网格标记为激波边缘。

【技术特征摘要】
1.一种根据流场数值计算结果确定激波位置的方法，其特征在于：对于待判断的当前网格，查找该当前网格压力梯度方向的上游和下游两个网格，通过对这两个网格内参数的比较，判断当前网格是否应当标记为激波核心；若当前网格标记为激波核心，则将当前网格周围的两圈网格标记为激波边缘；该方法具体包括如下步骤：(1)对于当前网格c0，从周围相邻的8个网格中查找出当前网格c0压力梯度方向的上游和下游两个网格，上游网格记为cup，下游网格记为cdown；将当前网格c0压力梯度向量记为上游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最小的网格，下游网格为8个网格中网格中心指向c0中心的向量与的夹角最大的网格；上游网格的速度向量记为下游网格的速度向量记为(2)判断上游网格和下游网格内的参数是否满足以下不等式：

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，张堃元，金志光，苏纬仪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32