一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术技术

本发明专利技术涉及转捩实验数据拓展技术，本发明专利技术公开了一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术，采用具有可靠理论支撑的稳定性分析手段对现有风洞实验与飞行试验数据，根据其来流雷诺数、攻角以及表面粗糙度等对横流转捩位置影响显著的来流参数或物性参数，在稳定性理论适用的范围内对上述参数进行改变，获得横流转捩位置的理论解，从而实现对实验数据的延拓。本发明专利技术相比飞行试验和风洞实验，具有成本低、容易实现和可靠性高的特点，作为对实验数据的补充和拓展，弥补了目前直接补充数据所具有的成本高、周期长、难度大的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术
本专利技术涉及转捩实验数据拓展
，尤其涉及一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术。
技术介绍
流体绕固体流动时，流体与固体相互发生作用的区域集中在固体壁面周围较薄的一层区域，称为边界层。边界层有层流与湍流两种流态，这两种流态对于作用在绕流物体壁面的气动力、气动热分布等方面存在巨大区别，状态区别是必须加以考虑的重要工程因素。由层流流态转变为湍流流态的过程称为转捩，如果能准确预测转捩，则能够确定流场中的层流、湍流状态区别。因此，转捩预测对于航空航天飞行器设计具有十分重要的意义。转捩分为多种类型(模态)，主要可以分为第一模态、第二模态、横流模态等。真实航空航天飞行器的三维边界层转捩中，横流模态转捩通常占据主导地位。对横流转捩的预测成为了航空航天飞行器表面转捩预测的关键技术。目前横流转捩预测的数值方法主要包括直接数值模拟(DNS)、大涡模拟(LES)、稳定性分析以及转捩模型。DNS与LES计算量过大，稳定性分析具有可靠的理论背景，但需要根据不同工况针对N值进行多次标定，不具有普适性。转捩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.获取少量实验数据：获取少量的风动实验与飞行试验数据，包括实验模型外形及其特征参数、来流马赫数Ma、来流雷诺数Re与表面粗糙度h；/nS2.实验数据层流解再现：根据实验模型外形绘制计算网格，设定边界条件，利用流场解算器展开层流计算，得到层流解；/nS3.采用eN方法获取各扰动频率下的N值分布：采用基于线性稳定性理论的转捩预测eN方法，对步骤S2获得的层流解进行稳定性分析，获得各频率扰动幅值增长率N值分布；/nS4.特定频率下的临界转捩N值：根据步骤S1中由实验数据已知的转捩位置，在对应状态的稳定性分析结果中获取...

【技术特征摘要】
1.一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术，其特征在于，包括以下步骤：
S1.获取少量实验数据：获取少量的风动实验与飞行试验数据，包括实验模型外形及其特征参数、来流马赫数Ma、来流雷诺数Re与表面粗糙度h；
S2.实验数据层流解再现：根据实验模型外形绘制计算网格，设定边界条件，利用流场解算器展开层流计算，得到层流解；
S3.采用eN方法获取各扰动频率下的N值分布：采用基于线性稳定性理论的转捩预测eN方法，对步骤S2获得的层流解进行稳定性分析，获得各频率扰动幅值增长率N值分布；
S4.特定频率下的临界转捩N值：根据步骤S1中由实验数据已知的转捩位置，在对应状态的稳定性分析结果中获取转捩位置处0频率对应的特定N值，称为临界N值，即Ncrit；
S5.延拓状态层流解：根据已知实验数据来流状态，对其中部分来流参数或物性参数予以固定，再对另一部分参数在Ncrit适用的范围内进行调整；以改变后的来流参数为输入条件，采用层流计算获得拓展的实验状态对应的流场层流解；
S6.延拓状态N值分布：对步骤S5中计算得到的拓展状态流场层流解，进行与步骤S3相同的稳定性分析过程，获得延拓的实验状态下的飞行器物面全表面N值分布；
S7.延拓状态的转捩位置：采用步骤S4获得的特定实验数据状态点的Ncrit值，在步骤S6中状态中相近的延拓状态点作N＝Ncrit的等值线，获得理论解的转捩阵面空间位置；
S8.实验数据延拓：获得大量理论解转捩位置，实现对实验数据的延拓。


2.根据权利要求1所述的一种基于稳定性方法的横流转捩实验数据拓展技术，其特征在于，步骤S2中，在无扰动、无体积力与外部热源的情况下，层流流动控制方程的微分形式表示如下：








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【专利技术属性】
技术研发人员：张毅锋，向星皓，万兵兵，涂国华，陈坚强，袁先旭，
申请(专利权)人：空气动力学国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：四川;51