本發(fā)明實(shí)施例涉及空氣動(dòng)力學(xué)研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，飛行器的出現(xiàn)無(wú)論對(duì)人們的日常生活還是國(guó)家的軍事發(fā)展都造成了極大的影響。

對(duì)于乘波式高速飛行器，一方面我們需要利用層流流動(dòng)的低阻力特性以節(jié)省燃料，另一方面也需要利用湍流流動(dòng)不易分離和充分摻混的特點(diǎn)確保超燃沖壓動(dòng)機(jī)正常工作。利用上述流動(dòng)特點(diǎn)的前提條件是能夠掌握轉(zhuǎn)捩控制方法，即將層流轉(zhuǎn)化成湍流，以減少流動(dòng)分離，提高流動(dòng)抗反壓能力，便于飛行器進(jìn)氣道的起動(dòng)和超然發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。高速飛行器長(zhǎng)度僅為米的量級(jí)，在如此短的距離內(nèi)，單單依靠流動(dòng)本身發(fā)展可能造成不轉(zhuǎn)捩?？梢栽诟咚亠w行器上設(shè)置強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置，以使得高速飛行器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)捩功能，但是強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，是研究的一大難題。

因此，如何提出一種方案，能夠提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)方法，提高強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置尺寸設(shè)計(jì)的合理性，成為亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法，包括：

獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；

根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；

根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

進(jìn)一步地，所述擾動(dòng)控制方程為：

式中：γ，a，b，c，d，hxx，hyy，hzz，hxy，hyz和hxz為系數(shù)矩陣，n表示非線性項(xiàng)，表示擾動(dòng)項(xiàng)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦包括：將所述擾動(dòng)方程的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，并根據(jù)展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)求解所述擾動(dòng)方程，獲得所述渦。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，包括：

獲取所述渦的展向波數(shù)，利用公式l＝2π/βopt獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度；

獲取所述渦的渦心高度和渦心距，利用公式獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度；

式中，l表示所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，βopt表示所述展向波數(shù)，h表示所述渦心高度，d表示所述渦心距。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括：

擾動(dòng)方程建立單元，用于獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；

擾動(dòng)方程求解單元，用于根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；

強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元，用于根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

進(jìn)一步地，所述擾動(dòng)控制方程為：

式中：γ，a，b，c，d，hxx，hyy，hzz，hxy，hyz和hxz為系數(shù)矩陣，n表示非線性項(xiàng)，表示擾動(dòng)項(xiàng)。

進(jìn)一步地，所述擾動(dòng)方程求解單元具體用于：將所述擾動(dòng)方程的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，并根據(jù)展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)求解所述擾動(dòng)方程，獲得所述增長(zhǎng)最快的渦。

進(jìn)一步地，其特征在于，強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元具體用于：

獲取所述渦的展向波數(shù)，利用公式l＝2π/βopt獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度；

獲取所述渦的渦心高度和渦心距，利用公式獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度；

式中，l表示所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，βopt表示所述展向波數(shù)，h表示所述渦心高度，d表示所述渦心距。

再一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)的電子設(shè)備，包括：

至少一個(gè)處理器；以及

與所述處理器通信連接的至少一個(gè)存儲(chǔ)器，其中：

所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令能夠執(zhí)行上述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法。

又一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)，通過建立擾動(dòng)控制方程，根據(jù)該擾動(dòng)控制方程求解獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法的流程示意圖；

圖2為本法發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種渦的示意圖；

圖4為發(fā)明實(shí)施例中典型飛行狀態(tài)下最不穩(wěn)定渦示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為發(fā)明實(shí)施例中的一種用于強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)的電子設(shè)備。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法的流程示意圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法包括：

s1、獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；

具體地，獲取飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)如：雷諾數(shù)re數(shù)、馬赫數(shù)ma數(shù)、普朗特?cái)?shù)pr數(shù)等，其中流動(dòng)參數(shù)具體可以包括飛行器的飛行高度、飛行器表面溫度、飛行器外形流向曲率以及強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩位置流向坐標(biāo)等，當(dāng)然根據(jù)需要，流動(dòng)參數(shù)還可以包括其他具體的參數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。根據(jù)獲得的流動(dòng)參數(shù)建立擾動(dòng)控制方程，具體可以利用納維－斯托克斯方程即navier-stokes方程簡(jiǎn)稱n-s方程，建立擾動(dòng)控制方程。

s2、根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；

具體地，本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，乘波式高速飛行器進(jìn)氣道前體依靠多級(jí)壓縮或是等熵壓縮將高空中稀薄的空氣壓進(jìn)燃燒室，無(wú)論采用何種壓縮方式，由于存在流向曲率，流動(dòng)遭受離心不穩(wěn)定性，渦失穩(wěn)將在此類流動(dòng)轉(zhuǎn)捩過程中扮演重要角色，是造成轉(zhuǎn)捩的主要原因。因此，本發(fā)明實(shí)施例先建立擾動(dòng)控制方程，后求解該擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦(哥特勒渦)。渦是一種大氣流動(dòng)從層流變湍流形成的漩渦。

s3、根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

具體地，獲得增長(zhǎng)最快的渦后，根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。圖2為本法發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置是一種斜坡式強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置，是一種可以將大氣層流轉(zhuǎn)變成湍流的裝置。獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度后，即可獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的外形尺寸，完成強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法，通過建立擾動(dòng)控制方程，根據(jù)該擾動(dòng)控制方程求解獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述擾動(dòng)控制方程為：

式中：γ，a，b，c，d，hxx，hyy，hzz，hxy，hyz和hxz為系數(shù)矩陣，n表示非線性項(xiàng)，表示擾動(dòng)項(xiàng)。

具體地，獲得飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)后，根據(jù)n-s方程可以獲得擾動(dòng)控制方程，具體為如下公式(1)

式中：γ，a，b，c，d，hxx，hyy，hzz，hxy，hyz和hxz均為系數(shù)矩陣，可以由飛行器行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)獲得；

n表示非線性項(xiàng)，是已知量，表示擾動(dòng)項(xiàng)，是未知量，求解上述擾動(dòng)控制方程(1)，及求解可以獲得大氣流動(dòng)的速度、能量以及壓力等，獲得后可以得到增長(zhǎng)最快的渦。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，根據(jù)該擾動(dòng)控制方程求解獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦包括：將所述擾動(dòng)方程的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，并根據(jù)展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)求解所述擾動(dòng)方程，獲得所述渦。

具體地，建立擾動(dòng)控制方程后，可以將擾動(dòng)方程中的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，具體的展開形式如下公式(2)和(3)：

式中：表示擾動(dòng)項(xiàng)，n表示非線性項(xiàng)，αmn(x)表示流向波數(shù)，對(duì)于于渦失穩(wěn)時(shí)α＝0，β表示展向波數(shù)，ω表示擾動(dòng)頻率，x表示流動(dòng)方向坐標(biāo)、y表示垂直于壁面方向坐標(biāo)、z表示翼展方向坐標(biāo)、t表示時(shí)間、m表示渦頻率的倍數(shù)、n表示渦展向波數(shù)的倍數(shù)、m表示渦頻率的最大倍數(shù)、n表示渦展向波數(shù)的最大倍數(shù)、i表示虛數(shù)單位、表示經(jīng)過傅里葉變換的非線性項(xiàng)的、表示經(jīng)過傅里葉變換的擾動(dòng)項(xiàng)。

將展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)即公式(2)和(3)代入擾動(dòng)控制方程即公式(1)中，可以獲得如下公式(4)，即形函數(shù)所滿足的方程：

其中：系數(shù)矩陣hx，hy和h定義為如下公式(5)：

數(shù)值求解上述方程即公式(5)，法向采用4階中心差分即如下公式(6)：

網(wǎng)格點(diǎn)坐標(biāo)y滿足如下公式(7)：

式中：a、b表示網(wǎng)格變換的中間量、表示變換前的網(wǎng)格坐標(biāo)witha、yi表示網(wǎng)格加密位置、ymax表示變換后的網(wǎng)格最表最大值。

可以將網(wǎng)格在壁面和yi處加密，并且可將一半的網(wǎng)格點(diǎn)控制在[0,yi]內(nèi)。在求解過程中，基本流通過三次樣條插值到求解網(wǎng)格，在壁面和遠(yuǎn)場(chǎng)對(duì)擾動(dòng)提出dirichlet邊界條件即狄利克雷邊界條件，具體如下：

壁面無(wú)速度和溫度擾動(dòng)：

遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)速度和溫度擾動(dòng)：

利用上述過程求解將非線性項(xiàng)和擾動(dòng)項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開后的方程，即上述公式(4)，可以獲得增長(zhǎng)最快的渦。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因?yàn)楦鱾€(gè)參數(shù)的單位不統(tǒng)一，建立和求解擾動(dòng)控制方程時(shí)需要將各個(gè)參數(shù)進(jìn)行無(wú)量綱化。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，并利用傅里葉展開式求解該擾動(dòng)控制方程獲得增長(zhǎng)最快的渦，提高了渦獲取的準(zhǔn)確性。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，包括：

獲取所述渦的展向波數(shù)，利用公式l＝2π/βopt獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度；

獲取所述渦的渦心高度和渦心距，利用公式獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度；

式中，l表示所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，βopt表示所述展向波數(shù)，h表示所述渦心高度，d表示所述渦心距。

具體地，可以通過穩(wěn)定性理論計(jì)算，求解擾動(dòng)控制方程，可以獲得增長(zhǎng)最快的渦擾動(dòng)，對(duì)應(yīng)于公式(2)的最優(yōu)參數(shù)為展向波數(shù)βopt和擾動(dòng)項(xiàng)qopt。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中一種渦的示意圖，如圖3所示，假設(shè)存在一個(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置，本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)表明，在該強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的下游一倍長(zhǎng)度位置h·cotθ處，會(huì)形成典型的流向渦。其中h為強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度，θ為強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置頂端兩個(gè)頂點(diǎn)到底邊的高的夾角，具體如圖2所示。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同時(shí)合理降低強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度，本發(fā)明實(shí)施例中的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置為斜坡式強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置，設(shè)定強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置底邊之間沒有空隙，同時(shí)，假定斜坡形強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置為尖頭設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。圖4為發(fā)明實(shí)施例中典型飛行狀態(tài)下最不穩(wěn)定渦示意圖，如圖4所示，渦的渦心大約位于斜坡形強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置斜邊的中點(diǎn)位置。依照上述原理，可以采用如下方法確定斜坡形強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度：

根據(jù)增長(zhǎng)最快的渦的展向波數(shù)βopt，利用如下公式(8)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度：

l＝2π/βopt(8)

式中：l表示強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，βopt表示渦的展向波數(shù)。

根據(jù)求解獲得的擾動(dòng)項(xiàng)，可以得到擾動(dòng)項(xiàng)qopt，渦在y、z平面表現(xiàn)為流向渦形式。如圖4所示，若將渦心高度記為h，渦心距為d，由此可確定強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度h，滿足如下公式(9)

式中：l表示強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，d表示渦的渦心距，h表示渦的高度。

根據(jù)公式(8)和(9)可以分別獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度l和高度h，如圖2所示，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度l和高度h后，就確定了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，即完成強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，并利用傅里葉展開式求解該擾動(dòng)控制方程獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)渦心距和渦心高度，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括：擾動(dòng)方程建立單元51、擾動(dòng)方程求解單元52和強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元53，其中：

擾動(dòng)方程建立單元51用于獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；擾動(dòng)方程求解單元52用于根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元53用于根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

具體地，擾動(dòng)方程建立單元51獲取飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)如：雷諾數(shù)re數(shù)、馬赫數(shù)ma數(shù)、普朗特?cái)?shù)pr數(shù)等，其中流動(dòng)參數(shù)具體可以包括飛行器的飛行高度、飛行器表面溫度、飛行器外形流向曲率以及強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩位置流向坐標(biāo)等，當(dāng)然根據(jù)需要，流動(dòng)參數(shù)還可以包括其他具體的參數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例不作具體限定。根據(jù)獲得的流動(dòng)參數(shù)建立擾動(dòng)控制方程，具體可以利用納維－斯托克斯方程即navier-stokes方程簡(jiǎn)稱n-s方程，建立擾動(dòng)控制方程。擾動(dòng)方程求解單元52求解該擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦。獲得增長(zhǎng)最快的渦后，強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元53根據(jù)增長(zhǎng)最快的渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過建立擾動(dòng)控制方程，根據(jù)該擾動(dòng)控制方程求解獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述擾動(dòng)控制方程為：

式中：γ，a，b，c，d，hxx，hyy，hzz，hxy，hyz和hxz為系數(shù)矩陣，n表示非線性項(xiàng)，表示擾動(dòng)項(xiàng)。

具體地，獲得飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)后，根據(jù)n-s方程可以獲得擾動(dòng)控制方程，具體為如上述公式(1)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，根據(jù)該擾動(dòng)控制方程求解獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述擾動(dòng)方程求解單元具體用于：將所述擾動(dòng)方程的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，并根據(jù)展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)求解所述擾動(dòng)方程，獲得所述渦。

具體地，建立擾動(dòng)控制方程后，擾動(dòng)方程求解單元可以將擾動(dòng)方程中的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)進(jìn)行傅里葉展開，具體的展開形式如上述公式(2)和(3)。將展開后的擾動(dòng)項(xiàng)和非線性項(xiàng)即公式(2)和(3)代入擾動(dòng)控制方程即公式(1)中，并進(jìn)行數(shù)值求解，可以獲得渦。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，并利用傅里葉展開式求解該擾動(dòng)控制方程獲得增長(zhǎng)最快的渦，提高了渦獲取的準(zhǔn)確性。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)單元具體用于：

獲取所述渦的展向波數(shù)，利用公式l＝2π/βopt獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度；

獲取所述渦的渦心高度和渦心距，利用公式獲得所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度；

式中，l表示所述強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，βopt表示所述展向波數(shù)，h表示所述渦心高度，d表示所述渦心距。

具體地，通過穩(wěn)定性理論計(jì)算，求解擾動(dòng)控制方程，可以獲得增長(zhǎng)最快的渦擾動(dòng)，對(duì)應(yīng)于公式(2)的最優(yōu)參數(shù)為展向波數(shù)βopt和擾動(dòng)項(xiàng)qopt。根據(jù)渦的展向波數(shù)βopt，利用上述公式(8)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度，利用上述公式(9)可以獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的高度，從而確定強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，完成強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，根據(jù)飛行器飛行時(shí)的流動(dòng)參數(shù)，利用n-s方程建立擾動(dòng)控制方程，并利用傅里葉展開式求解該擾動(dòng)控制方程獲得增長(zhǎng)最快的渦。由于渦失穩(wěn)對(duì)轉(zhuǎn)捩有重要的影響，本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)渦的參數(shù)渦心距和渦心高度，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度，完成了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)，提高了強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的尺寸設(shè)計(jì)的合理性。

圖6為發(fā)明實(shí)施例中的一種用于強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置設(shè)計(jì)的電子設(shè)備，如圖6所示，所述電子設(shè)備可以包括：處理器(processor)61、存儲(chǔ)器(memory)62和通信總線63，其中，處理器61，存儲(chǔ)器62通過通信總線63完成相互間的通信。處理器61可以調(diào)用存儲(chǔ)器62中的邏輯指令，以執(zhí)行如下方法：獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

此外，上述的存儲(chǔ)器62中的邏輯指令可以通過軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。其中，本發(fā)明實(shí)施例中的尋人信息推送裝置可以至上述的尋人平臺(tái)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述各方法實(shí)施例所提供的方法，例如包括：獲取飛行器飛行的流動(dòng)參數(shù)，建立擾動(dòng)控制方程；根據(jù)所述擾動(dòng)控制方程，獲得增長(zhǎng)最快的高超聲速邊界層渦；根據(jù)所述渦的參數(shù)，獲得強(qiáng)制轉(zhuǎn)捩裝置的展向長(zhǎng)度和高度。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。