【技术实现步骤摘要】
超声速刚性燃烧流动双自适应解耦优化模拟方法及系统
本专利技术涉及一种航空航天领域的技术,具体涉及一种超声速刚性燃烧流动回退解耦优化模拟方法及系统。
技术介绍
随着航空航天技术的不断发展,高超声速飞行器发动机燃烧室内,燃烧与流动相互耦合,构成超燃问题。虽然标准显式解耦方法在超燃问题上已经得到了很好的应用,但是,超燃问题的刚性过大,考虑到流动时间推进和化学反应时间推进的匹配性,只能采用足够小的时间步长,这无疑增加了算法的计算量,而且无法保证程序较好的鲁棒性。燃烧问题刚性过大的特性决定了在采用标准解耦算法时,只能采用开始反应时,即刚性最大时的时间步长,通常情况下,这个时间步长只有足够小,才能保证计算的收敛性,但这势必增加计算量,降低计算效率。同时,对于超燃问题,时间步长的选取大多采用穷举法或者依靠经验,适用的时间步长范围有限,无法允许大尺度的时间步长,但根据数值实验发现,大时间步长在未反应时推进并未使计算发散,仅不适用点火阶段,因此,在点火前和燃烧稳定后,采用大时间尺度推进是可行的,故实现时间步长自修正功能对于模拟超燃问题是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术针对现有技 ...
【技术保护点】
1.一种超声速刚性燃烧流动双自适应解耦优化模拟方法,其特征在于,在初始化模拟流场后依次对流动和化学反应展开求解,并预测每一时刻的流场数据信息,在流场中出现数据发散或者非物理解时,即启动修正功能,使计算返回至最近记录点,减小流动时间步长后重新计算,并在满足一定条件后,放大流动时间步长,实现流动与反应时间步长的双自适应;所述的流场数据信息包括每个网格点的压力、温度、密度以及各组分质量分数;所述的预测是指:在推进过程中每一时刻根据当前流动时间步长大小计算流场数据信息是否会出现发散和非物理解。
【技术特征摘要】
1.一种超声速刚性燃烧流动双自适应解耦优化模拟方法,其特征在于,在初始化模拟流场后依次对流动和化学反应展开求解,并预测每一时刻的流场数据信息,在流场中出现数据发散或者非物理解时,即启动修正功能,使计算返回至最近记录点,减小流动时间步长后重新计算,并在满足一定条件后,放大流动时间步长,实现流动与反应时间步长的双自适应;所述的流场数据信息包括每个网格点的压力、温度、密度以及各组分质量分数;所述的预测是指:在推进过程中每一时刻根据当前流动时间步长大小计算流场数据信息是否会出现发散和非物理解。2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的超声速刚性燃烧流动是指:控制方程为含化学反应源项的NS方程:其中:Q为守恒变量,E,F为对流通量,Ev和Fv为粘性通量,Sc为化学反应源项。3.根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的自修正处理是指:在出现非物理解或者计算发散时,修正至上一记录点的同时减小流动时间步长继续计算。4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征是,所述的修正是指:减小流动时间步长,从上一数据更新点重新推进,并设定以小时间步长推进的步数,具体为:当QN<0,或QN=∞,其中:Q表示流场守恒变量,Q=(ρ,ρu,ρv,ρw,ρe,ρ1,…,ρNS)T,下标N表示计算步数,n表示回退步数,推荐值为100,Δt表示启动回退处理前流动时间步长,Δt'表示启动回退处理后的流动时间步长。5.根据权利要求4所述的方法,其特征是,所述的放...
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