一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法技术

本发明专利技术涉及涉及计算流体力学和高超声速飞行器气动布局设计领域，提出一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法，具体包括以下步骤：步骤1：确定设计工况与

【技术实现步骤摘要】
一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法


[0001]本专利技术涉及涉及计算流体力学和高超声速飞行器气动布局设计领域，主要应用于高超声速乘波飞行器设计，具体为一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法
。

技术介绍

[0002]近年来，具备宽速域
、
宽空域
、
水平起降等能力的空天飞行器成为研究的热点
。
此类飞行器要求常规机场水平起飞，历经低速
、
跨声速
、
超声速直至高超声速巡航等多个飞行阶段，因此，如何在宽速域内保持良好的气动性能是此类飞行器研究的难点
。
常规的构型比如细长体
、
组合体
、
融合体
、
升力体等，高超声速气动性能欠佳
。
相对应的，乘波飞行器利用前缘的附体激波阻止气流泄露，具有更好的高超声速升阻特性，已在多款高超声速飞行器中得到应用，然而，该类飞行器都是基于超声速流场设计的，其低速气动性能无法满足需求，因此，若要将乘波飞行器应用于空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：确定设计工况与设计型线；其中，设计工况包含设计马赫数
Ma0、
设计高度
H
和设计激波角
β
；根据给定的设计参数包括后掠角
λ
、
乘波体长度
l、
展长
d
确定
PLF、FCT
两条设计型线；步骤2：通过步骤1中确定的
PLF、FCT
型线求解
ICC
型线；步骤3：根据步骤1中确定的
Ma0、
β
求解半锥角
σ
，进而建立粘性基准流场的几何模型，采用
CFD
方法计算该几何模型的流场，获得粘性基准流场；步骤4：基于步骤2中获得的
ICC
曲线和步骤3获得的粘性基准流场，采用密切锥方法进行流线追踪，生成乘波体下表面，通过前缘型线截取自由流面生成乘波体上表面，最后组装生成完整的乘波体表面
。2.
根据权利要求1所述一种考虑粘性效应的定平面密切锥双后掠乘波体设计方法，其特征在于，步骤2中
ICC
曲线的求解，包括如下子步骤：步骤
2.1
：建立
PLF、FCT、ICC
三条型线之间的几何关系；坐标原点
O
位于乘波体底部平面与对称平面的交线上，点
K
为
PLF、FCT、ICC
三条型线的交点，其与点
O
之间的连线垂直于对称平面；
x
轴位于对称平面内，方向由乘波体头部指向底部，
y
轴沿乘波体展向，
z
轴与二者构成右手坐标系；以
y
为自变量，将
PLF、FCT、ICC
三条曲线分别用方程
p(y)、f(y)、c(y)
表示；设
ICC
上任一点
G(y
G
，
c(y
G
))
，过点
G(y
G
，
c(y
G
))
作曲线
c(y)
的密切平面，在
yOz
平面内交
FCT
型线于点
F(y
F
，
f(y
F
))
，由密切平面定义，有如下关系式：其中，上标
(1)
代表一阶导数；过
F
点和
G
点分别作
FCT
曲线和
ICC
曲线的切线，两条曲线相交于
H
点，构成直角三角形
FGH
，并且
∠FGH
＝
90
°
；
δ1、
δ2分别表示
GH、FH
与
y
轴正半轴的夹角，且
δ1、
δ2正负与当地斜率保持一致，因此
∠FHG
＝
δ1‑
δ2，进一步建立
δ1、
δ2、
λ
、
β
之间的代数关系：点
F
′
在曲线
PLF
上，且
y
F
′
＝
y
F
，由
p(y)、f(y)、c(y)
定义，有：
tan
δ1＝
c
(1)
(y
G
)tan
δ2＝
f
(1)
(y
F
)tan
λ
＝
p
(1)
(y
F
′
＝
y
F
)
考虑边界条件，即三条型线交汇于点
K
，得联立上述四个式子，最终得到
PLF、FCT、ICC
三者之间几何关系，具体为：三者之间几何关系，具体为：
tan
δ1＝
c
(1)
(y
G
)tan
δ2＝
f
(1)
(y
F
)tan
λ
＝
p
(1)
(y
F
′
＝
y
F
)
通过上述几何关系，当已知
PLF、FCT
两条曲线时即可求出
ICC
型线；步骤
2.2
：离散
PLF、FCT
型线，取步长步骤
2.3
：从
K
点出发向对称面推进，不断求解
G
点，最终获得
ICC
曲线，具体过程如下：以第一步推进计算为例，初始坐标为
y
F,0
＝
y
G,0
＝
y
K
，在
FCT
曲线中，已知点
(y
F,0
,f(y
F...

【专利技术属性】
技术研发人员：王田域，屈峰，付俊杰，孙迪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
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