(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210836405.3 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 中国航天空气动力技 术研究院 地址 100074 北京市丰台区云岗西路17号 (72)发明人 马继魁　陈刚　刘耀峰　宿敬亚　 陈进　 (74)专利代理 机构 中国航天科技专利中心 11009 专利代理师 范晓毅 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种用于高速喷流干扰流场 的脱体涡模拟 方法 (57)摘要 本发明涉及一种用于高速喷流干扰流场 的 脱体涡模拟方法， 通过设计喷流表 面及空间干扰 范围内外的不同网格划分标准， 得到计算网格， 其中干扰范围内外的法向网格间距相同， 且随层 数增加法向网格间距逐渐增大， 干扰范围内的流 向网格间距和周向网格间距的取值上限， 均小于 干扰范围外的取值上限， 通过特殊要求的网格划 分， 使得预测精度高、 计算量小， 能够捕获喷流干 扰流场流动精细流动特征； 本发 明基于脱体涡模 拟方法预测喷流干扰流场， 与采用大涡模拟LES、 直接数值模拟DNS相比， 计算量更小； 与雷诺平均 RANS模型相比， 预测精度更高。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115374534 A 2022.11.22 CN 115374534 A 1.一种用于高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特 征在于,包括： 建立飞行器模型； 采用数值模拟方法获得飞行器模型的喷流干扰流场初场， 并从所述干扰流场初场中提 取飞行器模型表面及空间流线； 根据所述飞行器模型表面及空间流线， 获得飞行器模型喷流表面及空间干扰范围； 根据所述飞行器模型喷流表面及空间干扰范围进行所述干扰范围内、 外的网格划分， 得到计算网格， 其中网格划分满足： 所述干扰范围内、 外的法向网格间距Δy相同， 且随层数增加法向网格间距Δy逐渐增 大； 所述干扰范围内的流向网格间距Δx和周向网格间距Δz的取值上限， 均小于所述干扰 范围外的流向网格间距Δx和周向网格间距Δ z的取值上限； 对所述计算网格进行求 解， 获得喷流干扰流场。 2.根据权利要求1所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 飞行器模型为平板喷流模型或旋成体喷流模型； 通过对三维可压缩Navier ‑Stokes方程求 解， 获得飞行器模型的喷流干扰流场初场。 3.根据权利要求2所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,通过 对三维可压缩Navier ‑Stokes方程求解， 获得飞行器模型的喷流干扰流场初场的方法包括： (1)、 三维可压缩Navier ‑Stokes方程为： 其中， 为守恒变量， 分别为坐标系x， y， z三个方向上的无粘通量矢量， 分别为坐标系x， y， z三个方向上的粘性通量矢量； t为时间， x 为坐标系流向， y 为坐标系法向， z为 坐标系周向； 其中坐标系的定义为： 采用三维笛卡尔直角坐标系， x轴沿模型流向， y轴沿法向， z轴沿 周向， 坐标原点O选取为飞行器模型 前缘中点； (2)、 求解所述三维可压缩Navier ‑Stokes方程， 得到守恒变量 即获得飞行器模型的 喷流干扰流场初场。 4.根据权利要求1所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,采用 DES网格划分准则进行所述干扰范围内、 外的网格划分， 其中干扰范围内、 外的法向网格间 距Δy的划分满足： 壁面第一层网格间距Δy为： 其中： ρ 为 壁面密度， uτ为壁面摩擦速度， μ气流粘性系数， y+为无量纲量； 从壁面第二层开始， 法向网格间距Δy随层数按照双曲函数增加， 增长率不大于1.3， 即：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115374534 A 2其中， i表示层数。 5.根据权利要求4所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 增长率为1.1～1.3 。 6.根据权利要求1所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 干扰范围内流向网格间距Δx和周向网格间距Δ z满足： 其中： ρ 为 壁面密度， uτ为壁面摩擦速度， μ气流粘性系数， x+、 z+为无量纲量。 7.根据权利要求6所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 干扰范围内的流向网格间距Δx和周向网格间距Δ z满足： 8.根据权利要求1所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 干扰范围外的流向网格间距Δx和周向网格间距Δ z满足： 其中： ρ 为 壁面密度， uτ为壁面摩擦速度， μ气流粘性系数， x+、 z+为无量纲量。 9.根据权利要求8所述的用于 高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,所述 干扰范围外的流向网格间距Δx和周向网格间距Δ z满足： 10.根据权利要求1所述的用于高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于， 所 述网格划分还 包括： 在飞行器模型几何外形突变处、 流场强间断处对法向网格间距Δy， 流向网格间距Δx， 周向网格间距Δz进行加密， 保证几何外形突变处、 流场强间断处网格间距小于1mm且不少 于10个网格点。 11.根据权利要求1所述的用于高速喷流干扰流场的脱体涡模拟方法， 其特征在于,采权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115374534 A 3