[发明专利]一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法

权利要求书

1.一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：分析收缩段入口和出口形状的模型特征，确定入口和出口形状的映射关系；

步骤2：设定流向控制曲线的控制参数，确定流向控制曲线；

步骤3：根据步骤1确定的映射关系和步骤2得到的流向控制曲线，利用线性加权的方式，确定从入口截面到出口截面的截面在流向上的外形函数，并获得三维外形离散坐标；

步骤4：将获得的三维外形离散坐标导入到三维数模软件进行建模，获得圆形截面转矩形截面收缩段的三维外形；

在步骤1中，

步骤101：将出口的矩面分割成四个区域，并确定有四个拐点和四段曲线，将入口的圆面分割成四个区域，该区域的四个″拐点″和四条曲线待定；

步骤102：根据收缩段的入口和出口形状的模型特征，建立入口区域到出口区域的映射关系；

步骤103：根据步骤101已经确定出口的四个拐点和四段曲线，采用面积映射或角度映射确定入口的四个″拐点″和四段曲线。

2.根据权利要求1所述的一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法，其特征在于：在步骤101中，入口的圆面过圆心分割成1号区域、2号区域、3号区域和4号区域，出口的矩面沿对角线分割成的1′号区域、2′号区域、3′号区域和4′号区域。

3.根据权利要求2所述的一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法，其特征在于：在上述步骤103中，面积映射包括以下步骤：

步骤2101：根据几何原理，出口的1′号区域、2′号区域、3′号区域和4′号区域的面积相等，确定入口的1号区域、2号区域、3号区域和4号区域面积相等；

步骤2102：设定圆形的半径为R，根据步骤1得到的四个区域的对角线，其中入口的对角线与z轴形成的角度为θ_c1，出口的对角线与z轴形成的角度为θ_c2；

步骤2103：根据等分圆周可得：θ_c1＝π/4，根据矩形几何原理可得：θ_c2＝arctan(b/a)，b为矩形的长，a为矩形的宽，在入口到出口的映射中，映射角度线性变化，即θ_c＝θ_c1+(θ_c2-θ_c1)x/L，θ_c表示随x方向的角度，x表示沿流向的横坐标，L表示流道长度，进而建立起入口4条曲线和出口4条曲线的映射关系。

4.根据权利要求3所述的一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法，其特征在于：在上述步骤103中，角度映射包括以下步骤：

步骤2201：设定出口分隔区域的角度为θ_d2，根据矩形对角线原理得：θ_d2＝arctan(b/a)；

步骤2202：设定入口分隔区域的角度为θ_d1，根据入口4个分界点对角线形成的角度和出口4个拐点形成的对角线角度相等，可得入口角度也满足θ_d1＝arctan(b/a)，进而建立起入口4条曲线和出口4条曲线的映射关系。

5.根据权利要求4所述的一种圆形截面转矩形截面的风洞收缩段设计方法，其特征在于：入口函数和出口函数进行线性加权时给出权重大小，采用4个点对权重因子进行控制，即c₁(0，0)，c₂(0，p₁)，c₃(p₂，1)和c₄(1，1)，其中0＜p₁＜p₂＜1，对于c₁c₂控制点，调整p₁的取值，可以控制入口截面形状变化的快慢，对于c₃c₄控制点，调整p₂的取值，可以控制出口截面形状变化的快慢。