用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法技术

本发明专利技术公开了一种用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法，接收所输入设置的风洞参数，接收流场中提取的CFD计算状态；根据所接收的风洞参数和CFD计算参数调用所设置的开孔壁壁面质量流量通量计算函数；在CFD的每一次迭代计算中，读取开孔壁边界各个网格面单元的静压值及网格中心点坐标；在CFD的每一次迭代计算中，在开孔壁边界各个网格面单元内，以静压值和网格中心坐标作为所调用计算函数的参数，计算出质量流量通量并以此替换掉上一代迭代计算中的质量流量通量,完成迭代计算。本发明专利技术避免了现有技术中各影响因子未完全考虑以及各影响因子函数关系粗糙所带来的精度不高问题；通过动态获取流场参数，提高了计算状态调整效率。算状态调整效率。算状态调整效率。

【技术实现步骤摘要】
用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法


[0001]本专利技术属于跨声速风洞试验
，具体涉及一种用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法。

技术介绍

[0002]风洞实验为飞行器设计及其他工业设计中提供了详实的气动数据。风洞壁面及其他实验装置使得实验模型在风洞环境与真实工作环境存在差异，其会降低风洞实验数据的有效性。为了增加风洞实验数据精度，有必要对风洞测量数据进行修正。随着计算机设备和计算流体力学(CFD)的发展，使用CFD方法分别仿真计算风洞和远场边界条件下的实验对象气动数据，其差值即为修正值。此外，受到风洞测量装置的物理限制，CFD方法能捕捉到风洞流场某些不易测量的细节。
[0003]跨声速风洞在风洞实验段开槽或者开孔以减小因模型、支架以及壁面边界层增长等带来的壅塞问题和模型在跨声速工况下产生的激波反射干扰问题。但是跨声速风洞开孔壁的壁面流动复杂，会产生洞壁干扰。此外，直接对洞壁进行仿真建模计算以获取模拟风洞实验数据的方法因模型复杂、网格量大和收敛慢等原因不适合于大规模的多工况应用。为了提高洞壁干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预先获取风洞参数；(2)提取风洞入口的面平均马赫数、面平均静压值、面平均动压和质量流通通量；(3)在开孔壁边界的每个网格计算单元内，提取静压值及网格中心点坐标；(4)在开孔壁边界的每个网格计算单元内，根据步骤(1)中的风洞参数选择质量流量通量计算函数；(5)以步骤(2)中的风洞入口的面平均马赫数、面平均静压值、面平均动压和质量流量以及步骤(3)中开孔壁边界各网格计算单元的静压值和网格中心点坐标作为质量流量通量计算函数在每个计算网格单元的自变量；(6)由步骤(5)中各网格计算单元所对应的自变量和步骤(4)中的计算函数，计算出各网格计算单元所对应的质量流量通量，将该质量流量通量覆盖掉原有值；(7)当开孔壁边界的每个网格计算单元完成步骤(6)，开展整个风洞流场的又一次CFD迭代计算，即重复步骤(2)至步骤(6)，直至整个流场各物理量趋于稳定，残差收敛。2.根据权利要求1所述的用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法，其特征在于，所述风洞参数包括风洞开孔壁孔径、深度、倾斜角和开孔率。3.根据权利要求1所述的用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法，其特征在于，步骤(4)所述的开孔壁壁面质量流量通量计算函数由以下组成：m＝m
′
·
m
inlet
△
Cp＝(P
zs
‑
P
wt
)/Q
inlet
其中，m为待计算的质量流量通量；m
′
为质量流量通量无量纲值；m
inlet
为提取的风洞入口质量流量通量；Ma为提取的风洞入口马赫数；D为所输入设置的孔径；α0为所输入设置的目标开孔壁的开孔率；θ为所输入设置的目标开孔壁洞的倾斜角；P
zs
为所提取的入口面平均静压；P
wt
为所读取的网格面单元的静压值；Q
inlet
为提取的入口平均动压，δ
*
为依据所读取的网格单元中心点坐标和平板边界层经验公式计算的边界层位移厚度；d、e、i和j均为常系数；A
Ma
为马赫数斜率影响因子；为边界层位移厚度斜率影响因子；A
θ
为孔倾斜角斜率影响因子；B
Ma
为马赫数截距影响因子；为边界层位移厚度截距影响因子；B
θ
为孔倾斜角截距影响因子。4.根据权利要求3所述的用于跨声速风洞CFD计算的开孔壁壁面边界条件获取方法，其特征在于，所述：马赫数斜率影响因子A
Ma
为二次函数关系组成：A
Ma
＝a1·

【专利技术属性】
技术研发人员：唐智礼，范达雄，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：