一种模拟弧形地面效应的方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本文提供了一种模拟弧形地面效应的方法、装置、设备及存储介质，涉及航空工程领域。其中方法包括：设置沿设定方向匀速运动的参照系；分别确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，以及位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度；根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，进行动态仿真，以确定所述超声速飞行器的气动特性。本文可以适用于模拟超声速、大曲率、长距离弧形地面效应，提高数值仿真过程中的计算效率。提高数值仿真过程中的计算效率。提高数值仿真过程中的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟弧形地面效应的方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及航空工程领域，特别地，涉及一种模拟弧形地面效应的方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在现有的地面效应数值研究中，由于近地飞行器的近地飞行速度小，轨道曲率小，满足地面平直假设原则，可以按照平直地面进行处理，通常选用近地飞行器作为参照系，地面和远处空气相对于近地飞行器具有与飞行速度等大反向的速度。
[0003]当对近地面电磁发射运载器、火箭分离的过程进行研究时，由于火箭缺乏升力面，其升力相对于重力不足，为了快速拉开垂向高度差，提出弧形长轨道的概念。弧形长轨道的曲率远大于地球的曲率，且火箭以超声速进行飞行，其飞行速度远大于近地飞行器的速度，导致在单位时间内，以火箭为代表的超声速飞行器飞过的距离相对于飞行轨道来说并非小量，因此对于超声速飞行器这种具有超声速、大曲率、长距离的运动物体来说，不能按照平直地面进行处理，也不能够选择超声速飞行器自身作为参考系。
[0004]而为了对超声速飞行器的运动过程进行数值仿真，现有技术通常将地面设置为弧形地面，参照系选为地面绝对参照系。运用该方法进行计算时，计算域需要包括超声速飞行器飞过的完整路径及整个弧形地面。假设超声速飞行器以408m/s的速度进行飞行，运载器与超声速飞行器的分离时长为1s，这样进行计算时，计算域大，导致计算网格量暴增，使得计算效率低，耗费时间。并且，由于超声速飞行器的的轨道曲率远大于地球曲率，且超声速飞行器的速度远超近地飞行器的速度，因此这个过程中的弧形地面效应不能忽略。因此，现在亟需一种适用于模拟超声速、大曲率、长距离弧形地面效应的方法，从而提高数值仿真过程中的计算效率。

技术实现思路

[0005]本文实施例的目的在于提供一种模拟弧形地面效应的方法、装置、设备及存储介质，以提高数值仿真过程中的计算效率。
[0006]为达到上述目的，一方面，本文实施例提供了一种模拟弧形地面效应的方法，所述方法包括：
[0007]设置沿设定方向匀速运动的参照系；
[0008]分别确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，以及位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度；
[0009]根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，进行动态仿真，以确定所述超声速飞行器的气动特性。
[0010]优选的，所述参照系的运动速度与所述超声速飞行器的初速度相同，并保持不变。
[0011]优选的，所述确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，包括：
[0012]根据流动控制方程确定所述超声速飞行器气动力；
[0013]根据所述超声速飞行器气动力以及所述参照系的运动速度，确定所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度。
[0014]优选的，所述确定位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度，包括：
[0015]所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度与所述参照系的运动速度等大反向。
[0016]优选的，所述确定位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的下沉运动速度，包括：
[0017]根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度以及所述参照系的运动速度确定所述超声速飞行器的绝对水平位移；
[0018]根据所述超声速飞行器的绝对水平位移以及弧形地面的曲率半径确定所述超声速飞行器正下方平直地面的下沉高度；
[0019]根据所述平直地面的下沉高度计算所述平直地面在所述参照系下的下沉运动速度。
[0020]优选的，所述根据所述平直地面的下沉高度计算所述平直地面在所述参照系下的下沉运动速度，包括：
[0021]将所述平直地面的下沉高度对时间进行求导，通过如下公式计算得到所述平直地面的下沉运动速度：
[0022][0023]其中，v
ground
为所述平直地面在所述参照系下的下沉运动速度，h为所述平直地面的下沉高度，x为超声速飞行器的绝对水平位移，R为弧形地面的曲率半径，v为参照系的运动速度，v
missile_r
为超声速飞行器的相对运动速度。
[0024]优选的，所述根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，进行动态仿真，以确定所述超声速飞行器的气动特性，包括：
[0025]根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，生成控制超声速飞行器运动的文件和控制平直地面运动的文件；
[0026]在模拟软件中建立包含所述超声速飞行器和所述平直地面的计算域三维模型；
[0027]利用所述超声速飞行器运动的文件和所述平直地面运动的文件，分别控制所述超声速飞行器和所述平直地面运动，进行动态仿真；
[0028]根据动态仿真过程，确定所述超声速飞行器的气动特性。
[0029]另一方面，本文实施例提供了一种模拟弧形地面效应的装置，所述装置包括：
[0030]建立参照系模块：设置沿设定方向匀速运动的参照系；
[0031]速度确定模块：分别确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，以及位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度；
[0032]动态仿真模块：根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平
直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，进行动态仿真，以确定所述超声速飞行器的气动特性。
[0033]又一方面，本文实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时，执行上述任意一项所述方法的指令。
[0034]又一方面，本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述任意一项所述方法的指令。
[0035]由以上本文实施例提供的技术方案可见，本文实施例在建立了沿水平方向匀速运动的参照系后，通过参照系确定超声速飞行器的相对运动速度，将弧形地面划分成若干段位于超声速飞行器正下方的平直地面。在超声速飞行器运动的过程中，通过将地面划分为类似台阶式的下沉的方式模拟弧形地面，使得能够使用有限的计算域跟随超声速飞行器进行动态仿真，在计算域有限的前提下，计算网格量有限、计算效率更高。
[0036]为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟弧形地面效应的方法，其特征在于，所述方法包括：设置沿设定方向匀速运动的参照系；分别确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，以及位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度；根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度、所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度和下沉运动速度，进行动态仿真，以确定所述超声速飞行器的气动特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参照系的运动速度与所述超声速飞行器的初速度相同，并保持不变。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度，包括：根据流动控制方程确定所述超声速飞行器气动力；根据所述超声速飞行器气动力以及所述参照系的运动速度，确定所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的水平运动速度，包括：所述平直地面在所述参照系下的水平运动速度与所述参照系的运动速度等大反向。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定位于所述超声速飞行器正下方的平直地面在所述参照系下的下沉运动速度，包括：根据所述超声速飞行器在所述参照系下的相对运动速度以及所述参照系的运动速度确定所述超声速飞行器的绝对水平位移；根据所述超声速飞行器的绝对水平位移以及弧形地面的曲率半径确定所述超声速飞行器正下方平直地面的下沉高度；根据所述平直地面的下沉高度计算所述平直地面在所述参照系下的下沉运动速度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述平直地面的下沉高度计算所述平直地面在所述参照系下的下沉运动速度，包括：将所述平直地面的下沉高度对时间进行求导，通过如下公式计算得到所述平直地面的下沉运动速度：其中，v
ground
为所述平直地面在所述参照系下的下沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄靖龙，韩树春，李少伟，罗星东，张娜，袁雅，张珅榕，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：