[发明专利]基于飞行试验数据的高速边界层转捩判据标定方法和系统

说明书

一种基于飞行试验数据的高速边界层转捩判据标定方法，包括步骤如下：S1：采用数值模拟方法获取飞行器的基本流层流流场；S2：采用线性稳定性理论，对飞行器进行边界层流动稳定性分析；S3：根据步骤S2中的边界层流动稳定性分析结果，将飞行器的边界层划分为流向不稳定性区域与横流不稳定性区域；S4：采用esupgt;N/supgt;方法，获取流向不稳定性与横流不稳定性区域的最大N值包络；S5：根据飞行器边界层转捩测量结果，分别对流向不稳定性与横流不稳定性的转捩N值进行标定，获得流向不稳定性转捩Nsubgt;s/subgt;值和横流不稳定性转捩Nsubgt;c/subgt;值；S6：利用流向不稳定性转捩Nsubgt;s/subgt;值和横流不稳定性转捩Nsubgt;c/subgt;值得到不同状态下的飞行器转捩位置及转捩形貌。本发明提升飞行器的转捩预示精度。

技术领域

本发明涉及一种边界层转捩预示与标定的方法和系统，属于流动稳定性技术领域。

背景技术

针对大气层中长距离飞行的高速飞行器研制来说，边界层转捩具有十分迫切的需求和重要的意义。边界层由层流转变为湍流后，飞行器表面的摩擦阻力和热流急剧增加，这将对飞行器的气动力/热产生重要影响，进而影响着飞行器的飞行效率和飞行安全。基于流动稳定性理论的e^N方法是一种半经验的转捩预示方法，对于不同类型的边界层流动，转捩N值一般需要重新标定。当前，无论是风洞试验还是飞行试验，针对某类外形飞行器的转捩N值标定结果均为单一数值。根据本单位的飞行试验结果，发现单一的转捩N值难以反映真实飞行条件下的转捩测量结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于高速边界层转捩判据标定的方法和系统，从工程应用上能够准确地反映飞行器不同失稳类型流动区域的转捩特征，提升飞行器的转捩预示精度，支撑弹道、气动力与热防护设计。

本发明所采用的技术方案是：一种基于飞行试验数据的高速边界层转捩判据标定方法，包括步骤如下：

S101：采用数值模拟方法获取飞行器的基本流层流流场；

S102：采用线性稳定性理论(LST)，对飞行器进行边界层流动稳定性分析；

S103：根据步骤S102中的边界层流动稳定性分析结果，将飞行器的边界层划分为流向不稳定性区域与横流不稳定性区域；

S104：采用e^N方法，获取流向不稳定性与横流不稳定性区域的最大N值包络；

具体方法如下：

根据扰动波的频率与特征函数分布特性，确定流向不稳定性和横流不稳定性区域的频率范围；

根据确定的频率范围，选取不同频率扰动波的最大N值，获取流向不稳定性与横流不稳定性区域的最大N值包络；

S105：根据飞行器边界层转捩测量结果，分别对流向不稳定性与横流不稳定性的转捩N值进行标定，获得流向不稳定性转捩N_s值和横流不稳定性转捩N_c值；

标定方法如下：

根据飞行器边界层转捩测量结果，流向不稳定性区域内的转捩测点对应的N值即为流向不稳定性的N_s值，横流不稳定性区域内的转捩测点对应的N值即为横流不稳定性的N_c值；

S106：利用流向不稳定性转捩N_s值和横流不稳定性转捩N_c值得到不同状态下的飞行器转捩位置及转捩形貌。

一种基于飞行试验数据的高速边界层转捩判据标定系统，包括：

第一模块，采用数值模拟方法获取飞行器的基本流层流流场；采用线性稳定性理论，对飞行器进行边界层流动稳定性分析；