[发明专利]一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置及方法

权利要求书

1.一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置，其特征在于：包括流动转捩位置确定模块、带强制转捩装置的高速飞行器、流场确定模块、进气道性能提取模块和进气道性能评价模块；

所述的流动转捩位置确定模块，根据强制转捩装置的安装位置和流向涡长度，得到带强制转捩装置的高速飞行器在飞行状态下的流动转捩位置；

所述的流场确定模块，以流动转捩位置确定模块得到的流动转捩位置为中间截面，以中间截面为界，中间截面之前为全层流流场，中间截面之后为全湍流流场，得到带强制转捩装置的高速飞行器的组合流场；

所述的进气道性能提取模块，从流场确定模块得到的组合流场中提取进气道喉道截面的物理量，获取进气道性能参数；

所述的进气道性能评价模块，将进气道性能提取模块获取的进气道性能参数与进气道性能指标进行对比，得到强制转捩装置对进气道性能的影响，对其进行评价。

2.根据权利要求1所述的一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置，其特征在于：所述的进气道性能评价模块的评价准则为：判断强制转捩装置对进气道性能的影响是否满足其中ε为高速飞行器进气道性能指标值，ε′为安装了强制转捩装置的高速飞行器的进气道性能，Δε为进气道性能影响阈值，若满足上式，则判定强制转捩装置的设计合理，若不满足则判定强制转捩装置的设计不合理。

3.根据权利要求1所述的一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置，其特征在于：所述的强制转捩装置，由一排转捩单元组成，转捩单元的高度通过以下高度设计准则n＝k/δ确定，其中k为转捩单元高度，δ为总焓边界层厚度，n为高度设计准则系数；所述的转捩单元的边长w通过公式w＝Δ_wδ确定，其中Δ_w为边长比例系数；所述的高度设计准则系数n确定依据为，马赫数为5～7时，n∈[0.5,0.8]，马赫数为7～10时，n∈[0.8,1]；所述的边长比例系数Δ_w取值为0.5～1.5。

4.根据权利要求3所述的一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置，其特征在于：所述的强制转捩装置的展向宽度采用如下准则：强制转捩装置展向宽度大于强制转捩装置安装位置处进入进气道的流线宽度，最大不超过飞行器在强制转捩装置安装位置处的结构宽度。

5.根据权利要求3所述的一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估装置，其特征在于：所述的转捩单元的间距最小为0.3mm。

6.一种带强制转捩装置的高速飞行器进气道性能评估方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

第一步，确定带强制转捩装置的高速飞行器在飞行状态下的流动转捩位置，A1.1、确定流向涡长度D；

A1.2、利用步骤A1.1得到的流向涡长度D，再结合转捩装置安装位置，确定带强制转捩装置的高速飞行器在飞行状态下的流动转捩位置；

第二步，确定带强制转捩装置的高速飞行器的进气道性能，所述的进气道性能包括喉道流量、面积平均总压恢复系数和质量平均总压恢复系数，

A2.1、利用数值模拟方法得到带强制转捩装置的高速飞行器的全层流流场；

A2.2、确定中间截面，中间截面为第一步得到的流动转捩位置；

A2.3、从步骤A2.1得到飞行器全层流流场提取中间截面处流场信息；

A2.4、对带强制转捩装置的高速飞行器中间截面位置往后，以步骤A2.3提取中间截面处流场信息作为边界限制条件，采用数值模拟方法进行全湍流模式计算，得到飞行器全湍流流场；

A2.5、以中间截面为界，中间截面之前为步骤A2.1得到的全层流流场，中间截面之后为步骤A2.4得到的全湍流流场，得到带强制转捩装置的高速飞行器的组合流场；

A2.6、从步骤A2.5确定的组合流场中提取进气道喉道截面的物理量，获取进气道性能参数；

第三步，根据第二步得到的带强制转捩装置的高速飞行器的进气道性能，评价强制转捩装置的设计是否合理。