球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法技术

本发明专利技术涉及飞行器再入特性模型校验技术领域，特别涉及一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法，包括：计算球头锥目标的头部激波脱体距离；采用迭代法求解来流参数的最终值，其中，来流参数包括来流密度和来流马赫数；计算球头锥目标的头部驻点热流；对计算得到的球头锥目标的头部驻点热流进行误差分析，以修正来流参数的最终值；将修正后的来流参数的最终值输入预设的球头锥高马赫再入辐射特性仿真模型，求解球头锥目标的再入辐射特性数据；校验球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型。本发明专利技术提供的校验方法可以减少来流参数误差对仿真模型校验的影响，提高模型校验的准确性。型校验的准确性。型校验的准确性。

【技术实现步骤摘要】
球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法


[0001]本专利技术涉及飞行器再入特性模型校验
，特别涉及一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法。

技术介绍

[0002]球头锥目标高马赫再入过程会对周围空气强烈的压缩和摩擦作用，在头部周围形成高温激波层，同时产生强烈的辐射信号；因而对球头锥目标再入过程的特性研究具有重要意义。
[0003]现有的球头锥目标特性研究过程中一般采用仿真算法获取特性数据，为了提高仿真计算的精度，一般基于风洞等效模拟实验对仿真模型进行校验分析；仿真模型校验的首要条件是确保来流参数的准确性，然而，风洞实验过程中很难在不影响实验环境的情况下获取来流参数。
[0004]因此，急需提供一种可以减少来流参数误差的仿真模型的校验方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法，该校验方法通过对来流参数进行修正，提高仿真计算的精度，可以减少来流参数误差对模型校验准确度的影响。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术供了一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法，包括:
[0007]S1.根据高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的纹影图，计算球头锥目标的头部激波脱体距离；
[0008]S2.根据预设的第一经验公式和预设的来流参数的初始值，采用迭代法求解来流参数的最终值；其中，第一经验公式为头部激波脱体距离和来流参数的关系式，来流参数包括来流密度和来流马赫数；r/>[0009]S3.将求解得到的来流参数的最终值输入到预设的第二经验公式，计算球头锥目标的头部驻点热流；其中，第二经验公式为头部驻点热流和来流参数的关系式；
[0010]S4.基于高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的头部驻点热流，对计算得到的球头锥目标的头部驻点热流进行误差分析，以修正来流参数的最终值；
[0011]S5.根据修正后的来流参数的最终值和预设球头锥高马赫再入辐射特性仿真模型，求解球头锥目标的再入辐射特性数据；其中，辐射特性数据包括表面特性数据和外流场特性数据；
[0012]S6.将求解得到的再入辐射特性数据与高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的再入辐射特性数据进行对比分析，以校验球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型。
[0013]在一种可能的设计中，第一经验公式为：
[0014][0015]其中，Δ为头部激波脱体距离(mm)，R为球头半径(m)，ρ
∞
为来流密度(kg/m3)，Ma为来流马赫数。
[0016]在一种可能的设计中，第二经验公式为：
[0017][0018]其中，q为头部驻点热流(W/m2)，R为球头半径(m)，V
*
、ρ
*
分别为参考速度和参考密度，c为当地声速，Ma为来流马赫数，ρ
∞
为来流密度。
[0019]在一种可能的设计中，修正来流参数的最终值包括：基于高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的头部驻点热流，判断计算得到的头部驻点热流是否在预设误差范围内；若计算得到的头部驻点热流在预设误差范围内，则将输入的来流参数的最终值输出，得到修正后的来流参数的最终值，然后进入步骤S5；否则，重复步骤S2，直到计算得到的头部驻点热流落入预设误差范围内或误差达到最小值。
[0020]在一种可能的设计中，再入辐射特性数据通过如下公式进行求解：
[0021][0022]其中，ξ,ζ为一般坐标系，t为时间，Q是守恒变量，F
c
,G
c
,H
c
分别表示坐标系三个方向上的对流通量，F
v
,G
v
,H
v
分别表示坐标系三个方向上的粘性通量，ω为源项，Re为雷诺数，Ma为马赫数。
[0023]在一种可能的设计中，守恒变量的表达式为：
[0024][0025]源项的表达式为：
[0026]其中，ρ
s
和ρ分别为气体组分s的密度和混合气体的密度，u,v,w分别为三个方向的速度分量，E和E
ve
分别为单位质量的能量和振动
‑
电子能量，表示组分s的质量生成率，为振动
‑
电子能源项，J为用于坐标转换的雅可比矩阵。
[0027]在一种可能的设计中，表面特性数据至少包括表面温度分布和表面热流分布；外流场特性数据至少包括外流场温度分布。
[0028]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0029]本专利技术基于球头锥目标在风洞内进行高马赫数再入等效模拟实验得到球头锥目标的实测数据对球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型中来流参数进行修正，减少了
修正后的来流参数与实际来流参数的误差，提高了仿真计算的精度，使得仿真的结果更接近高马赫数再入等效模拟实验测得的结果，保证了仿真模型校验的准确性。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法的流程示意图；
[0032]图2是本专利技术高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的纹影图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]如图1所示，本专利技术供了一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法，包括：
[0035]S1.根据高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的纹影图，计算球头锥目标的头部激波脱体距离；
[0036]S2.根据预设的第一经验公式和预设的来流参数的初始值，采用迭代法求解来流参数的最终值；其中，第一经验公式为头部激波脱体距离和来流参数的关系式，来流参数包括来流密度和来流马赫数；
[0037]S3.将求解得到的来流参数的最终值输入到预设的第二经验公式，计算球头锥目标的头部驻点热流；其中，第二经验公式为头部驻点热流和来流参数的关系式；
[0038]S4.基于高马赫数再入等效模拟实验测得的球头锥目标的头部驻点热流，对计算得到的球头锥目标的头部驻点热流进行误差分析，以修正来流参数的最终值；
[0039]S5.根据修正后的来流参数的最终值和预设球头锥高马赫再入辐射特性仿真模型，求解球头锥目标的再入辐射特性数据；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型的校验方法，其特征在于，包括:S1.根据高马赫数再入等效模拟实验测得的所述球头锥目标的纹影图，计算所述球头锥目标的头部激波脱体距离；S2.根据预设的第一经验公式和预设的来流参数的初始值，采用迭代法求解来流参数的最终值；其中，所述第一经验公式为头部激波脱体距离和来流参数的关系式，所述来流参数包括来流密度和来流马赫数；S3.将求解得到的来流参数的最终值输入到预设的第二经验公式，计算所述球头锥目标的头部驻点热流；其中，所述第二经验公式为头部驻点热流和来流参数的关系式；S4.基于所述高马赫数再入等效模拟实验测得的所述球头锥目标的头部驻点热流，对计算得到的所述球头锥目标的头部驻点热流进行误差分析，以修正所述来流参数的最终值；S5.将修正后的所述来流参数的最终值输入预设的球头锥高马赫再入辐射特性仿真模型，求解所述球头锥目标的再入辐射特性数据；其中，所述再入辐射特性数据包括表面特性数据和外流场特性数据；S6.将求解得到的所述再入辐射特性数据与所述高马赫数再入等效模拟实验测得的所述球头锥目标的再入辐射特性数据进行对比分析，以校验所述球头锥目标高马赫数再入辐射特性仿真模型。2.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于，所述第一经验公式为：其中，Δ为头部激波脱体距离，R为球头半径，ρ
∞
为来流密度，Ma为来流马赫数。3.根据权利要求1所述的校验方法，其特征在于，所述第二经验公式为：其中，q为头部驻点热流(W/m2)，R为球头半径(m)，V
*
、ρ
*
分别为参考速度和参考密度，c为当地声速，Ma为来流马赫数，ρ
∞
...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞松健，包醒东，王振华，毛宏霞，吴笑笑，杜伟彪，申凯，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：