【技术实现步骤摘要】
一种模拟全流域流动的高效数值方法、系统、装置及介质
[0001]本专利技术属于流体力学
，涉及一种模拟全流域流动的高效数值方法、系统、装置及介质。
技术介绍
[0002]临近空间高超声速飞行器在飞行高度上同时涉及到传统的航空空域和临近空间，海拔跨度大，飞行状况复杂，在实际飞行中将面临多尺度跨流域问题以及流动非平衡问题。同时，由于临近空间高超声速飞行器飞行马赫数极高(普遍在5马赫以上)，飞行器迎风面气流受到急剧压缩，而背风面气流又将急剧膨胀，造成整个飞行器绕流流场中气体密度在不同位置剧烈变化，气体分子自由程会相差数个量级，从而形成更为复杂的单一流场连续
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稀薄跨流域问题(多尺度局部稀薄流动问题)。此外，在微电子机械系统中，通常也会同时存在整体的宏观流动与局部微观流动的情况。到目前为止，分析和预测这类单个流场中同时存在多种流动尺度的复杂问题是十分困难的。
[0003]确定论统一算法基于玻尔兹曼模型方程的积分解或数值解，把粒子迁移与碰撞耦合起来，是一种跨流域、多尺度的方法，能够模拟全流域全速域流动问...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模拟全流域流动的高效数值方法，其特征在于，包括：步骤1：获取飞行器外形几何参数和气体流动信息；基于所获取的飞行器外形几何参数和气体流动信息，构建飞行器的物理网格；步骤2：基于物理网格中所存储的宏观量，获取速度网格的平衡态分布函数；步骤3：基于物理网格所存储的宏观量和速度网格的分布函数，获取若干个数值不等的自适应准则值；选取若干个自适应准则值中最大数值的自适应准则值，将选取出的自适应准则值与速度网格自适应的粗化阈值和细化阈值分别进行比较，判断是否进行速度网格自适应，若是，重构速度网格中的单元格心分布函数；若否，不进行任何操作；其中，初始时刻的速度网格分布函数等于速度网格的平衡态分布函数；步骤4：基于物理网格所存储的宏观量、速度网格的平衡态分布函数和速度网格的分布函数，对重构后的速度网格中单元格心分布函数再次进行更新，获取更新后的流场物理量；步骤5：基于经过若干次的更新，基于更新后的流场物理量，判断流场是否进行收敛；若是，执行步骤6；若否，跳转至步骤3和步骤4，直至流场收敛；步骤6：对收敛后的流场进行处理，获取流动特性参数。2.根据权利要求1所述的模拟全流域流动的高效数值方法，其特征在于，所述基于物理网格中所存储的宏观量，获取速度网格的平衡态分布函数，具体为：其中，u，R，T和U分别是离散速度、气体常数、温度和速度；所述宏观量包括气体的密度、速度和温度。3.根据权利要求2所述的模拟全流域流动的高效数值方法，其特征在于，所述基于物理网格所存储的宏观量和速度网格的分布函数，获取若干个自适应准则值；具体为：网格所存储的宏观量和速度网格的分布函数，获取若干个自适应准则值；具体为：其中，为速度网格单元u
k
的面积或体积，u
k
为第k个速度网格单元；为格心分布函数；ρ
i
、ρ
i
E
i
分别为第i个物理网格单元中气体的密度、速度、动能和总能；自适应准则值的个数为物理网格单元的个数乘以2；每个物理网格单元包含两个自适应准则值。4.根据权利要求3所述的模拟全流域流动的高效数值方法，其特征在于，所述选取若干个自适应准则值中最大数值的自适应准则值，具体为：所述将选取出的自适应准则值与速度网格自适应的粗化阈值和细化阈值分别进行比较，具体为:
所述自适应细化阈值和粗化阈值分别为C1和C2，当时，速度网格单元u
k
被标记为需要细化的单元，当时，速度网格单元u
k
被标记为需要粗化的单元，当时，速度网格单元u
k
无需进行自适应；所述自适应细化阈值和粗化阈值均为人为设定；其中，自适应细化为一个速度网格分裂为若干个子速度网格；自适应粗化为若干个速度网格合并为一个父速度网格。5.根据权利要求4所述的模拟全流域流动的高效数值方法，其特征在于，所述重...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘沙，陈健锋，钟诚文，卓丛山，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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