[发明专利]固体推进剂羽流特性虚拟试验及羽流数据结构网格化方法

说明书

技术领域

本发明属于固体推进剂羽流场数据处理技术领域，尤其是涉及一种固体推进剂羽流特性虚拟试验及羽流数据结构网格化方法。

背景技术

随着机械化、信息化技术的发展，现代武器系统越来越多的采用雷达、光电等自动跟踪、控制和制导手段，武器系统的自动化程度、打击精度等方面得到显著提高，极大的提升了弹箭武器系统的作战效能。但与此同时，弹箭武器发射和运载过程中的烟焰问题危害性日益显现，对武器系统信息化、智能化、隐身化性能影响很大，对武器系统快速、精确打击、隐身等功能造成了严重的不利影响，甚至已成为制约我军弹箭武器发挥正常效能、新装备订货以及新型武器装备发展的主要技术瓶颈。尤其是近年来，重型反坦克导弹研制过程中出现推进剂装药烟雾遮挡制导信号的问题，解决问题耗费巨大。

固体推进剂是弹箭武器系统的发射能源，其低特征信号性能是保证武器系统战场使命完成的重要因素。羽流是从火箭发动机喷管喷射出来的羽毛状的高速高温燃气流，火箭羽流是一种气体分子浓度大、电子密度和电子碰撞频率都很高的弱等离子体，其与雷达微波之间会发生相互作用，使微波信号功率大为降低，影响导弹的制导。而羽流场是火箭发动机喷管喷射出来的羽毛状的高速高温燃气流的流体运动所占据的空间。为评价固体推进剂羽流特性，世界上一些发达国家都建立了相关测试评估方法，建设了各种实验测试设施来对固体推进剂特征信号性能进行检测及表征。国内在对国外测试设施研究的基础上，已建立起一套具有独立知识产权的低成本、易控制的固体推进剂羽流特性检测系统。但在低特征信号推进剂研制及评价过程中，解决问题需要耗费大量的人力物力，研制周期大幅度延长，因而带来巨大的经济损失和政治影响，现如今迫切需要虚拟试验对固体推进剂相关性能进行快速评价。而虚拟试验是借助于计算机的高速解算，按实际试验要求对基于推进剂燃烧和燃烧产物流动的数学模型进行模拟试验，不仅可以作为真实试验的前期准备工作或在一定程度上替代传统的试验（如一些极限工况）；并且能大幅减少真实试验次数，降低试验费用，缩短试验周期；同时，具有较好的交互性，使得各种试验信息及时反馈；另外，虚拟试验不受气象条件、场地、时间和次数的限制，试验过程可方便实现回放、再现和重复。

目前，对推进剂燃烧和燃烧产物流动的数学模型进行模拟试验时，通常都采用FLUNT软件对固体推进剂燃烧后的羽流场进行模拟，且采用FLUNT软件完成所设计固体推进剂的羽流场计算后，便能自动输出*.out文件供微波衰减计算、红外辐射计算以及光电特性计算使用。但由于FULENT软件存盘文件*_tec.dat中保存的是基于非结构网格的流场数据，而且包含了喷管区域和喷流区域。由于微波衰减计算、红外辐射计算以及光电特性计算等后续计算中只针对喷流区域，因而需要将FULENT软件计算后所获得喷流区域的流场数据提取出来进行结构网格转换，并转换成基于结构网格的对应数据以便后续计算使用。此外，由于FULENT只能保存粒子轨迹历史数据，而红外辐射计算和光电特性计算需要的是不同直径粒子的数密度和温度，因而还需通过对FULENT软件计算后所获得喷流区域的流场数据进行处理，并相应得出喷流区域中每一条粒子轨迹上各结构网格内不同直径粒子的数密度和温度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种固体推进剂羽流特性虚拟试验及羽流数据结构网格化方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速完成固体推进剂羽流特性虚拟试验并能将基于非结构网格的流场数据转换成基于结构网格的对应数据以便后续计算使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种固体推进剂羽流特性虚拟试验及羽流数据结构网格化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、初始参数设定与存储：

首先，通过与数据处理器相接的参数输入单元，输入配制所设计固体推进剂所用的组分数量N和各组分的组分信息，并将所输入的信息同步存储至与所述数据处理器相接的数据存储单元内；其中，各组分的组分信息均包括化学式和质量配比m_i，i为正整数，且i=1，2，…，N；其中，N为配制所设计固体推进剂所用组分的数量；0＜m_i＜100，m₁+m₂+…+m_N=100，N≥2；