[发明专利]一种强制转捩装置的设计方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种强制转捩装置的设计方法及系统，所述方法包括：获取飞行器飞行的流动参数，建立扰动控制方程；根据所述扰动控制方程，获得增长最快的高超声速边界层涡；根据所述涡的参数，获得强制转捩装置的展向长度和高度。所述系统用于执行上述方法。本发明实施例根据扰动控制方程求解获得增长最快的涡，根据涡的参数，获得强制转捩装置的展向长度和高度，完成了强制转捩装置的尺寸设计，提高了强制转捩装置的尺寸设计的合理性。

技术领域

本发明实施例涉及空气动力学研究技术领域，具体涉及一种强制转捩装置的设计方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，飞行器的出现无论对人们的日常生活还是国家的军事发展都造成了极大的影响。

对于乘波式高速飞行器，一方面我们需要利用层流流动的低阻力特性以节省燃料，另一方面也需要利用湍流流动不易分离和充分掺混的特点确保超燃冲压动机正常工作。利用上述流动特点的前提条件是能够掌握转捩控制方法，即将层流转化成湍流，以减少流动分离，提高流动抗反压能力，便于飞行器进气道的起动和超然发动机的正常工作。高速飞行器长度仅为米的量级，在如此短的距离内，单单依靠流动本身发展可能造成不转捩。可以在高速飞行器上设置强制转捩装置，以使得高速飞行器实现转捩功能，但是强制转捩装置的尺寸设计，是研究的一大难题。

因此，如何提出一种方案，能够提供一种强制转捩装置的尺寸设计方法，提高强制转捩装置尺寸设计的合理性，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种强制转捩装置的设计方法及系统。

一方面，本发明实施例提供了一种强制转捩装置的设计方法，包括：

获取飞行器飞行的流动参数，建立扰动控制方程；

根据所述扰动控制方程，获得增长最快的高超声速边界层涡；

根据所述涡的参数，获得强制转捩装置的展向长度和高度。

进一步地，所述扰动控制方程为：

式中：Γ，A，B，C，D，H_xx，H_yy，H_zz，H_xy，H_yz和H_xz为系数矩阵，N表示非线性项，表示扰动项。

进一步地，所述根据所述扰动控制方程，获得增长最快的高超声速边界层涡包括：将所述扰动方程的扰动项和非线性项进行傅里叶展开，并根据展开后的扰动项和非线性项求解所述扰动方程，获得所述涡。

进一步地，所述根据所述涡的参数，获得强制转捩装置的展向长度和高度，包括：

获取所述涡的展向波数，利用公式L＝2π/β_opt获得所述强制转捩装置的展向长度；

获取所述涡的涡心高度和涡心距，利用公式获得所述强制转捩装置的高度；

式中，L表示所述强制转捩装置的展向长度，β_opt表示所述展向波数，h表示所述涡心高度，d表示所述涡心距。

另一方面，本发明实施例提供一种强制转捩装置的设计系统，包括：

扰动方程建立单元，用于获取飞行器飞行的流动参数，建立扰动控制方程；

扰动方程求解单元，用于根据所述扰动控制方程，获得增长最快的高超声速边界层涡；

强制转捩装置设计单元，用于根据所述涡的参数，获得强制转捩装置的展向长度和高度。

进一步地，所述扰动控制方程为：