[发明专利]一种高速飞行器头部前缘转捩预测装置及方法

摘要

本发明提出一种高速飞行器头部前缘转捩预测装置及方法，包括斜激波波后流动参数确定模块、转捩判定准则系数确定模块、头部前缘转捩判定准则阈值确定模块和转捩预测模块。本发明通过确定更为精确转捩判定准则，使转捩判定简单、精确，适用于工程应用；本发明转捩判定准则结合了飞行数据、数值模拟和风洞试验，获得的转捩判定流态准确，可以应用于后续飞行器设计，可信度高。

主权项

1.一种高速飞行器头部前缘转捩预测装置，其特征在于：包括斜激波波后流动参数确定模块、转捩判定准则系数确定模块和转捩预测模块；所述的斜激波波后流动参数确定模块利用数值模拟方法得到高速飞行器头部前缘的斜激波波后流动参数，包括飞行器头部前缘斜激波波后的密度ρ_e、飞行器头部前缘斜激波波后的速度u_e和飞行器头部前缘斜激波波后的粘性系数μ_e；所述的转捩判定准则系数确定模块利用公式得到转捩判定准则系数ReD，其中D为前缘直径；所述的转捩预测模块将转捩判定准则系数ReD与预设的头部前缘转捩判定准则阈值ReD_Δ进行比较，若ReD≥ReD_Δ，则头部前缘发生转捩，为湍流流态，若ReD＜ReD_Δ，则前缘不发生转捩，为层流流态；所述的头部前缘转捩判定准则阈值ReD_Δ由头部前缘转捩判定准则阈值确定模块得到，所述的头部前缘转捩判定准则阈值确定模块包括转捩后掠角确定模块、转捩斜激波波后参数提取模块、风洞试验转捩判定准则系数确定模块和转捩判定准则阈值对比判定模块，所述的转捩后掠角确定模块根据若干后掠角不同、前缘半径一致的风洞模型在不同试验工况下风洞试验得到的每个试验工况下热流与后掠角的关系，再根据在每个试验工况下采用数值模拟方法得到的全层流和全湍流曲线，得到每个试验工况下发生转捩的后掠角；所述的转捩斜激波波后参数提取模块提取与每个试验工况下转捩后掠角最接近的风洞模型进行的风洞试验，得到每个试验工况下头部前缘斜激波波后流动参数；所述的风洞试验转捩判定准则系数确定模块利用公式得到每个试验工况下的转捩判定准则系数；所述的转捩判定准则阈值对比判定模块将每个试验工况下的转捩判定准则系数进行对比，选取所有工况下的判定准则系数的最小值，作为头部前缘转捩判定准则阈值ReD_Δ。