一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于热化学非平衡绕流流场计算技术领域，公开了一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统及方法，所述用于计算热化学非平衡绕流的处理系统包括：网格读取模块用于读取其他商业网格生成软件输出的网格文件；中断控制模块用于随时中断计算，无惧断电等意外情况，可加载上次计算结果开始计算，也可从初始状态开始计算；精度实现模块包括时间精度实现单元与空间精度实现单元；用于实现时间、空间二阶精度；模型建立模块用于利用Park方法建立振动松弛模型；模型集成模块用于集成十一组元化学反应动力学模型；数据处理模块支持常用后处理软件，用于直接查看处理系统输出的数据。本发明专利技术具有重要的学术研究和工程应用价值。

A treatment system and method for calculating non-equilibrium flow around thermochemistry

【技术实现步骤摘要】
一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统及方法
本专利技术属于热化学非平衡绕流流场计算
，尤其涉及一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统及方法。
技术介绍
热化学非平衡现象广泛出现在高超声速飞行器巡航、飞船再入大气层、超声速燃烧、化学激光器等过程中，设计到复杂的物理化学机制。研究热化学非平衡现象主要借助数值计算和试验等手段。目前，业内常用的现有技术是这样的：商用软件对热化学非平衡绕流流场的计算支持不足。商用软件对高速流场，特别是高超声速流场的计算，仍然缺乏高水平高可靠性的计算模块或算法的支持。另外，商用软件常将关键算法、关键模块设置为黑箱状态，使得用户不能对软件控制参数进行自由修改，缺乏灵活性和定制性。近几十年来，国内外研究者针对热化学非平衡绕流开展计算研究，开发了功能各异、种类繁多的程序包或计算模块，为开展高超高温、气动热物理等领域的研究提供了强大的计算工具。国内外研究者编写了大量代码，控制参数可方便地调整，各种用来描述物理问题的模型、控制方程、算法等研究要素也方便地得到验证，在一定程度上能够解决热化学非平衡绕流流场的高精度仿真计算问题。然而，这些代码呈现碎片化的特点，不利于研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统，其特征在于，所述用于计算热化学非平衡绕流的处理系统包括：网格读取模块：用于读取其他商业网格生成软件输出的网格文件；中断控制模块：用于随时中断计算，无惧断电意外情况，可加载上次计算结果开始计算，也可从初始状态开始计算；精度实现模块：包括时间精度实现单元与空间精度实现单元；用于实现时间、空间二阶精度；模型建立模块：用于利用Park方法建立振动松弛模型；模型集成模块：用于集成十一组元化学反应动力学模型；数据处理模块：支持常用后处理软件，用于直接查看处理系统输出的数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于计算热化学非平衡绕流的处理系统，其特征在于，所述用于计算热化学非平衡绕流的处理系统包括：网格读取模块：用于读取其他商业网格生成软件输出的网格文件；中断控制模块：用于随时中断计算，无惧断电意外情况，可加载上次计算结果开始计算，也可从初始状态开始计算；精度实现模块：包括时间精度实现单元与空间精度实现单元；用于实现时间、空间二阶精度；模型建立模块：用于利用Park方法建立振动松弛模型；模型集成模块：用于集成十一组元化学反应动力学模型；数据处理模块：支持常用后处理软件，用于直接查看处理系统输出的数据。2.如权利要求1所述的用于计算热化学非平衡绕流的处理系统，其特征在于，所述精度实现模块：时间精度实现单元：用于利用双时间步法实现时间二阶精度，可设定物理时间层和虚拟时间层的迭代次数；空间精度实现单元：用于利用隐式AUSM类格式对控制方程进行求解，结合LUSGS方法，得到空间二阶精度；流场为二维轴对称空间拓扑结构。3.如权利要求1所述的用于计算热化学非平衡绕流的处理系统，其特征在于，所述模型建立模块包括：综合考虑平动、转动、振动和电子能量模式之间的能量输运，利用Park双温模型，引入平动-转动温度和振动-电子温度分别表征平动-转动和振动-电子能量；控制方程组中含有两个能量守恒方程，即振动-电子能方程和总能方程；在振动-电子能方程中，采用Park的方法建立振动松弛模型。4.如权利要求1所述的用于计算热化学非平衡绕流的处理系统，其特征在于，所述模型集成模块包括：集成十一组元化学反应动力学模型；同时控制方程组含有各个组元的质量守恒方程，囊括各组元的质量扩散项以及各组元的质量生成率，采用Dunn&Kang反应模型，计及20个基元反应。5.一种运行如权利要求1所述的用于计算热化学非平衡绕流的处理系统的用于计算热化学非平衡绕流的处理方法，其特征在于，所述用于计算热化学非平衡绕流的处理方法具体包括以下步骤：步骤一，将软件包复制到工作文件路径(文件名不可为中文字符)，打开并检查软件包文件夹Version1.0；步骤二，采用CompaqVisualFortran软件打开Main.DSW；步骤三，修改参数；步骤四，按Ctrl+F5键，打开软件初始启动命令行界面。程序执行如下具体过程为：(1)主程序MAIN调用子程序INPUT，设定物理时间步长、虚拟时间步长、空间步长等参数；(2)主程序调用子程序GRIDGEN，加载由第三方软件生成的网格文件102-62.x，得到计算空间内ξ和η两个坐标方向上不同坐标点对应的真实物理空间的坐标值x(ξ,η)和y(ξ,η)；另外，计算得到计算空间和物理空间的坐标变换关系，包括偏导数ξx，ξy，ηx，ηy以及坐标变换Jacobian矩阵行列式等；(3)当用户按照提示按数字1或数字0时，主程序读取用户输入的字符；若字符为数字1，则调用子程序INIT，对程序进行参数初始化，并通过调用子程序BOUND给定边界条件，得到通量Q，实现程序从初始状态开始...

【专利技术属性】
技术研发人员：张代贤，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心，
类型：发明
国别省市：四川,51