The invention discloses a method for generating grid model of gas flow field under complex launching technical conditions. Firstly, the solid structure model of rocket and launching system is simplified and the flow field calculation model is obtained; secondly, the calculation area of gas flow field is partitioned by taking the nozzle center of the rocket in the state of waiting for launching as the reference center and the nozzle diameter as the reference scale; and then, the nozzle diameter is continued. For reference scale, the grid of gas impingement disturbance area and the grid of gas flow field periphery area are generated, and the grid of sub-area volume is generated with nozzle diameter as reference scale. Finally, the quality, resolution and scale of the grid are evaluated. The method of the invention effectively controls the quality and quantity of the grid, saves the computing resources and improves the computing efficiency under the condition of ensuring sufficient grid resolution.
【技术实现步骤摘要】
复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法
本专利技术涉及复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,属于燃气流场仿真领域。
技术介绍
燃气流场仿真是发射技术方案论证的第一环节,决定了火箭起飞姿态、发射系统总体方案设计特别是气动布局设计,同时也是发射系统(或设施)热防护的依据,复杂发射技术条件燃气流场仿真的第一步是开发合适的计算网格单元离散模型(简称网格模型)。大吨位火箭为确保安全发射,往往配套很多提高安全性措施的辅助设备,如导流装置、牵制臂、摆杆、热防护罩、锁紧机构等,从而增加系统复杂性,同时直接造成大吨位火箭起飞过程燃气流推进、扰流的复杂性,以公路机动发射为例,经火箭发动机喷出的燃气流将承受导流装置反冲作用、发射台牵制臂(或支承臂)以及支腿、框架等异形结构的扰流作用,从而燃气流流动形式极其复杂。为保证计算结果的准确性,通常保留流场内各结构件的真实构型,并控制结构件表面的网格尺度,这样会带来网格量偏大的后果,使得占用计算资源十分庞大,而计算过程也十分漫长。为节约计算资源,同时也保证计算精度,需合理控制网格的生成。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,在保证足够的网格分辨率条件下,有效控制了网格数量,节约了计算资源,提高了计算效率。本专利技术的技术解决方案是:复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,包括如下步骤:步骤1:对火箭及发射系统实体结构模型进行简化,得到流场计算模型;步骤2:以火箭待发射状态喷口中心为参考中心,以喷口直径为参考尺度对发射燃气流场计算域进行分区划分;步骤3:以喷 ...
【技术保护点】
1.复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:对火箭及发射系统实体结构模型进行简化,得到流场计算模型;步骤2:以火箭待发射状态喷口中心为参考中心,以喷口直径为参考尺度对发射燃气流场计算域进行分区划分;步骤3:以喷口直径为参考尺度,生成燃气流冲击扰动区域面网格及燃气流场外围面网格;步骤4:以喷口直径为参考尺度,生成子区域体网格;步骤5:对网格质量、分辨率和规模进行评估,如果合格,则完成燃气流场网格模型生成,否则,排查问题,如果是实体模型简化问题,则返回步骤1,重新进行实体结构模型简化,如果是分区问题,则返回步骤2,重新分区,直至网格模型合格。
【技术特征摘要】
1.复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1:对火箭及发射系统实体结构模型进行简化,得到流场计算模型;步骤2:以火箭待发射状态喷口中心为参考中心,以喷口直径为参考尺度对发射燃气流场计算域进行分区划分;步骤3:以喷口直径为参考尺度,生成燃气流冲击扰动区域面网格及燃气流场外围面网格;步骤4:以喷口直径为参考尺度,生成子区域体网格;步骤5:对网格质量、分辨率和规模进行评估,如果合格,则完成燃气流场网格模型生成,否则,排查问题,如果是实体模型简化问题,则返回步骤1,重新进行实体结构模型简化,如果是分区问题,则返回步骤2,重新分区,直至网格模型合格。2.根据权利要求1所述的复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,其特征在于:所述步骤1的实现方法如下:将简化后的实体结构模型导入网格划分软件,通过布尔求差的方式将其转换为流场计算模型,检查流场计算模型是否存在结构间的容差、交错或缝隙问题,如果不存在,则进入步骤2;否则,对计算模型进行修正。3.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,其特征在于:检查流场计算模型是否存在结构间的容差、交错或缝隙问题的方式如下:a.若转换后结构尺寸变化满足|L1-Lref|/Lref≥α1,其中L1为转换后结构尺寸,Lref为实际结构尺寸,α1取10-4~10-3,则转换后的流场计算模型存在结构间的容差问题;b.若转换后结构间交错最大尺寸满足ΔLmax≥β,其中ΔLmax为结构间交错最大尺寸,β取0.01~1mm,则转换后的流场计算模型存在结构交错问题;c.对于结构面平行缝隙,如果缝隙间距L2满足L2≤γ,其中γ取0.01~1mm,则转换后的流场计算模型存在结构缝隙问题;对于结构面相交缝隙,如果结构面夹角满足θ≤θ0,其中θ为结构面夹角,θ0取0.01°~0.1°,则转换后的流场计算模型存在结构缝隙问题。4.根据权利要求2所述的复杂发射技术条件的燃气流场网格模型生成方法,其特征在于:所述步骤1中对火箭及发射系统实体结构模型进行简化包括以下几方面:a.保留燃气流正冲范围的结构表面轮廓;b.对结构表面小缝...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈劲松,王明华,杜小坤,吴新跃,贾延奎,曾玲芳,王帅,
申请(专利权)人:北京航天发射技术研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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