[发明专利]一种轴对称飞行器的计算流体力学气动数据处理方法

说明书

本发明涉及计算流体力学技术领域，公开的一种轴对称飞行器的计算流体力学气动数据处理方法，是首先确定飞行器的飞行状态，飞行状态由舵偏角、马赫数、攻角和侧滑角确定，通常舵偏角、攻角、侧滑角的取值成对出现，且互为相反数；其次根据飞行器飞行状态具有的对称性，扩展出相反飞行状态的气动参数；本发明通过飞行器在部分飞行状态下的气动参数：六分量气动力/力矩系数，分别是轴向力系数、法向力系数、横向力系数、滚转力矩系数、偏航力矩系数和俯仰力矩系数，并且根据飞行器飞行状态具有的对称性，扩展出相反飞行状态的气动参数；根据对称性特点扩展出相反飞行状态下的气动数据，从而减少计算状态，节约成本和时间，提高气动计算效率。

技术领域

本发明涉及计算流体力学技术领域，尤其是涉及一种轴对称飞行器的计算流体力学气动数据处理方法。

背景技术

外形设计初期，需要通过数据计算来判定外形是否合理，即计算飞行器在不同飞行状态下的气动力/力矩，所涉及的领域即流体力学，其实现过程是前处理、求解器、后处理。前处理是指完成计算对象的建模，生成网格；求解器是指求解控制方程组的相关设置；后处理是指对计算结果进行显示、输出。其结果是提供飞行器在不同状态下的气动力/力矩系数。

飞行器的飞行状态主要由舵偏角、马赫数、攻角、侧滑角确定。要理解上述参数的含义，首先要悉知两个坐标系的定义，分别是飞行器坐标系ox₁y₁z₁和速度坐标系ox₃y₃z₃。飞行器坐标系，坐标系的原点o取在飞行器的质心上(此处把质心当做惯性中心)；ox₁轴与飞行器纵轴重合，指向头部为正；oy₁轴位于飞行器纵向对称面内与ox₁轴垂直，指向上为正；oz₁轴垂直于ox₁y₁平面，方向按右手直角坐标系确定。速度坐标系，坐标系的原点o取在飞行器的质心上；ox₃轴与飞行器质心的速度矢量V重合；oy₃轴位于飞行器纵向对称面内与ox₃轴垂直，指向上为正；oz₃轴垂直于ox₃y₃平面，其方向按右手直角坐标系确定。攻角α：飞行器质心的速度矢量V(即ox₃轴)在飞行器纵向对称面ox₁y₁上的投影与ox₁轴之间的夹角。若ox₁轴位于V的投影线的上方(即产生正升力)时，攻角α为正；反之为负。侧滑角β：速度矢量与纵向对称面之间的夹角。沿飞行方向观察，若来流从右侧流向弹体(即产生负侧向力)，则所对应的侧滑角β为正；反之为负。舵偏角δ_z：通常指翼面的偏转角度，翼面的后缘向下，前缘向上，表示正舵偏角；反之为负。

发明内容

本发明要解决的在技术问题是：提供一种轴对称飞行器的计算流体力学气动数据处理方法，在飞行器初期设计阶段进行气动计算时，在不影响全状态数据使用的前提下，减少飞行状态的计算量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轴对称飞行器的计算流体力学气动数据处理方法，是首先确定飞行器的飞行状态，飞行器的飞行状态由舵偏角、马赫数、攻角和侧滑角确定，通常舵偏角、攻角、侧滑角的取值成对出现，且互为相反数；其次根据飞行器飞行状态具有的对称性，扩展出相反飞行状态的气动参数；其步骤如下：

飞行器的飞行状态由舵偏角、马赫数、攻角、侧滑角确定，其全状态按照排列组合的方法表示如下：舵偏角δ_z，索引数组[-40，-20，0，20，40]；马赫数Ma，索引数组[0.2，0.5,0.8,1.0,1.2,1.5,2.0,2.5]；攻角α，索引数组[-20，-10，0，10,20]；侧滑角β，索引数组[-20，-10，0，10,20]；