[发明专利]一种基于主动调控热源的二维对流热隐身斗篷设计方法

摘要

本发明涉及一种基于主动调控热源的二维对流热隐身斗篷设计方法，包括：建立三维坐标系x‑y‑z并确定该坐标系所围区域为设计区域，将热源分布区域z＝0平面划分为Z1、Z2和Z3区，其中，Z2区和Z3区为热源区，Z1不做处理；计算流场速度分布和流场背景温度；分别求解Z2、Z3区热源的直接问题、伴随问题、目标函数的导数、共轭系数、迭代方向系数、敏感度问题、迭代步长以及目标函数，并更新热源分布；计算Z2区和Z3区的复合目标函数。本发明根据流场流速和背景温度，通过在流道底部施加热源建立隐身斗篷，对特定区域内流动的流体加热或冷却，以实现流场内满足隐身斗篷功能的温度分布。

主权项

1.一种基于主动调控热源的二维对流热隐身斗篷设计方法，包括：步骤S100：建立三维坐标系x‑y‑z并确定该坐标系所围区域为设计区域；将热源分布区域z＝0平面划分为Z1、Z2和Z3区，其中，Z2区和Z3区为热源区，Z1不做处理；将流体表面区域z＝L₅+L₆平面划分为Z4、Z5和Z6区，其中Z4区为被隐区域，Z5和Z6区为过渡区，其余区域为背景区域，L₅为液面厚度，L₆为流道底板厚度；Z4区温度和Z6区外边界温度分别用来构建Z2区和Z3区伴随问题的边界条件，从而参与计算Z2和Z3区的热源强度值；步骤S200：计算流场速度和流场背景温度T_g；步骤S300：结合Z2区和Z3区热源强度值迭代更新后的值求解Z2区热源的直接问题获得全设计区域温度场T_c；求解Z2区热源的伴随问题以获得拉格朗日乘数分布；求解Z2区目标函数的导数、共轭系数、热源迭代方向系数及敏感度问题；求解Z2区热源迭代步长，并更新Z2区热源分布；步骤S400：求解Z2区热源目标函数，若该函数值足够小到满足用户需要的精度，则进行下一步；否则返回步骤S300进行新一轮计算；步骤S500：将Z2和Z3区热源强度值迭代更新后的值代入Z3区热源的直接问题方程，更新全设计区域温度场T_c；求解Z3区热源的伴随问题以获得拉格朗日乘数分布；求解Z3区目标函数的导数、共轭系数、热源迭代方向系数及敏感度问题；求解Z3区热源迭代步长，并更新Z3区热源分布；步骤S600：求解Z3区热源目标函数，若该函数值足够小到满足用户需要的精度，则进行下一步；否则返回步骤S500进行新一轮计算；步骤S700：求解Z2和Z3区的复合目标函数，若该函数值足够小到满足用户需要的精度，则输出Z2和Z3区热源，对其进行局部均匀化；否则返回步骤S300进行新一轮计算。