(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 202210913885.9 (22)申请日 2022.08.01 (71)申请人 北京机电工程研究所 地址 100074 北京市丰台区云岗北 里40号 院 (72)发明人 牛迎浩　曹杰　许云涛　王亚东　 杨晓光　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于三维时变插值的燃气舵热强度计算方 法、 系统及 介质 (57)摘要 本发明提供了一种基于三维时变插值的燃 气舵热强度计算方法、 系统及介质， 该热强度计 算方法包括： 根据燃气舵的外型面建立流体有限 元模型和结构有限元模型， 流体有限元模型和结 构有限元模 型的外轮廓保持一致； 获取流体有限 元模型的三维 绕流温度场数据； 利用反距离加权 法根据三维绕流温度场数据插值计算得到结构 有限元模型的三维时变温度场数据； 基于结构 有 限元模型和对应的三维时变温度场数据进行热 强度计算以得到燃气舵的热强度计算结果。 应用 本发明的技术方案， 以解决现有技术中热强度计 算方法无法较好地还原真实时变温度环境导致 热强度计算结果 准确度较低的技 术问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115422793 A 2022.12.02 CN 115422793 A 1.一种基于三维时变插值的燃气舵热强度计算方法， 其特征在于， 所述热强度计算方 法包括： S100， 根据燃气舵的外型面建立流体有限元模型和结构有限元模型， 所述流体有限元 模型和所述结构有限元模型的外轮廓保持一 致； S200， 获取所述流体有限元模型的三维绕流温度场数据， 所述三维绕流温度场数据包 括时刻点、 所述 流体有限元模型的网格节点 坐标和温度三个维度； S300， 利用反距离加权法根据所述三维绕流温度场数据插值计算得到所述结构有限元 模型的三维时变温度场数据， 所述三维时变温度场数据包括时刻点、 所述结构有限元模型 的网格节点 坐标和温度三个维度； S400， 基于所述结构有限元模型和对应的三维时变温度场数据进行热强度计算以得到 所述燃气舵的热强度计算结果。 2.根据权利要求1所述的热强度计算方法， 其特 征在于， S3 00包括： S310， 利用反距离加权法根据当前时刻点下所述流体有限元模型的所有网格节点的温 度插值计算得到当前时刻点下 所述结构有限元模型的所有网格节点的温度； S320， 重复S310以得到所述结构有限元模型的所有网格节点在所有时刻点下的温度。 3.根据权利要求2所述的热强度计算方法， 其特 征在于， S310包括： S311， 计算所述结构有限元模型的当前网格节点与所述流体有限元模型的所有网格节 点之间的距离； S312， 根据S311得到的距离利用反距离加权法插值计算得到当前时刻点下所述结构有 限元模型的当前网格节点的温度； S313， 重复S311和 S312以得到当前 时刻点下所述结构有限元模型的所有网格节点的温 度。 4.根据权利要求3所述的热强度计算方法， 其特征在于， 通过以下公式计算所述结构有 限元模型的当前网格节点与所述 流体有限元模型的所有网格节点之间的距离： 上式中， Di表示所述结构 有限元模型的当前第j个网格节点与所述流体有限元模型的第 i个网格节 点之间的距离， xj、 yj和zj表示所述结构有限元模 型的当前第j 个网格节 点的x轴、 y轴和z轴坐标， xi、 yi和zi表示所述 流体有限元模型的第i个网格节点的x轴 、 y轴和z轴坐标。 5.根据权利要求4所述的热强度计算方法， 其特征在于， 通过以下公式根据S311得到的 距离利用反距离加权法插值计算得到当前时刻点下所述结构有限元模型的当前网格节点 的温度： 上式中， 表示当前时刻点下所述结构有限元模型的当前第j个网格节点的温度， 表示表示当前时刻点 下所述流体有限元模型的第i个网格节点的温度， ωsi表示所述流体有 限元模型的第i个网格节点的温度对应的权函数， n表示所述流体有限元模型的网格节点的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422793 A 2数量， E表示反距离加权指数。 6.根据权利要求5所述的热强度计算方法， 其特 征在于， S40 0包括： S410， 基于所述结构有限元模型和对应的三维时变温度场数据以预设时间步长进行热 传导计算以得到所述燃气舵的热传导结果； S420， 将所述热传导结果作为预定义温度场输入并确定所述预定义温度场的初始环境 温度； S430， 基于所述结构有限元模型根据所述预定义温度场和力载荷进行热强度计算以得 到所述燃气舵的热强度计算结果。 7.根据权利要求6所述的热强度计算方法， 其特征在于， 所述预设时间步长满足以下条 件： 上式中， Δt表示所述预设时间步长， ρ表示所述燃气舵的材料密度， c表示所述燃气舵 的材料比热容， κ表示所述燃气舵的材料热传导率， Δl表示所述结构有限元模型的最小网 格单元的边长 。 8.根据权利要求7所述的热强度计算方法， 其特征在于， 所述结构有限元模型的网格密 度是所述流体有限元模型的网格密度的2 ～3倍， 所述反距离加权指数E的取值范围为2 ～5。 9.一种基于三维时变插值的燃气舵热强度计算系统， 其特征在于， 所述热强度计算系 统包括： 建模模块， 用于根据燃气舵的外型面建立流体有限元模型和结构有限元模型， 所述流 体有限元模型和所述结构有限元模型的外轮廓保持一 致； 绕流温度场数据模块， 用于获取所述流体有限元模型的三维绕流温度场数据， 所述三 维绕流温度场数据包括时刻点、 所述 流体有限元模型的网格节点 坐标和温度三个维度； 三维时变温度场数据模块， 用于利用反距离加权法根据 所述三维绕流温度场数据插值 计算得到所述结构有限元模型的三维时变温度场数据， 所述三维时变温度场数据包括时刻 点、 所述结构有限元模型的网格节点 坐标和温度三个维度； 热强度计算模块， 用于基于所述结构有限元模型和对应的三维时变温度场数据进行热 强度计算以得到所述燃气舵的热强度计算结果。 10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机程序被处 理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422793 A 3