[发明专利]利用细分成角扇区的混合平面的机体-发动机空气动力学模拟

说明书

技术领域

本发明涉及航空领域。本发明更具体地涉及飞行器的结构体的开 发。

背景技术

在这样开发期间，应考虑飞行器的发动机与飞行器的机体(即 飞行器的机身，尤其包括机翼和尾部)之间的空气动力相互作用。

限制一方面的发动机的入口和出口处的气动流与另一方面的飞 行器的机体上的气动流(例如在机动期间)之间的相互作用是一个 问题。

然而，发动机的尺寸不断增加，因而越来越难以提供发动机与 飞行器的机体之间的气动隔离。因此，发动机与机体之间的空气动 力相互作用不能再被忽视，并且有必要在飞行器的设计中考虑到发 动机与机体之间的空气动力相互作用。

因此，求助于模拟来预测发动机-机体空气动力相互作用变得不 可避免，并且可以纠正发动机-机体空气动力相互作用。目前，利用 结合的发动机与机体的足够详细表示的已知模拟方法都不适合关于 开发时间的工业必要性。但可以接受耗费几小时的模拟，已知的模 拟技术需要几周，这难以接受。

因此，存在对机体-发动机(或发动机-机体)空气动力相互作用 以较短的模拟时间进行模拟的方法的需要。这是本发明的背景。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种借助于计算机来模拟飞行器中的机 体-发动机空气动力相互作用的方法，所述方法包括下述步骤：

-在所述飞行器的至少一个发动机的模型的输入部和/或输出部处 限定至少一个混合平面，

-限定所述混合平面的关于所述发动机的旋转轴线定中心的多个 角扇区，

-基于所述多个角扇区来执行混合平面空气动力学模拟，

-获得所述多个角扇区中的至少一个角扇区中的至少一个模拟结 果，以及

-至少基于所述至少一个结果来判定所述飞行器的所述发动机与 所述机体之间的空气动力相互作用。

根据第一方面的方法实现了提供与工业飞行器开发时间相符的 模拟时间并保持令人满意的精确度的机体-发动机(或发动机-机体) 相互作用的优化模拟。

这种模拟所需的计算被减轻。此外，这种模拟所需的存储器的 数量被减小。

发动机的所有元件均可以被考虑到。

角扇区的使用使得所有类型的气流变化——径向变化或周向变 化——被考虑到，同时保持合理的计算复杂度。

根据第一方面的方法还使得发动机的对称性能够被考虑到，这 使得模拟计算能够被进一步减少。

飞行器的机体被理解为包括机身，尤其包括机翼和尾部。

根据第一方面的方法的使用为开发飞行器的结构体的工业过程 的一部分。这使得开发时间能够通过减小所需的模拟时间来节省。 特别地，这提供了极大的灵活性，是因为多个模拟可以被连续运行 以及时适应与该领域中所遵守的时间尺度相符的开发参数。

根据第一方面的方法通过计算机装置来实施。

例如，所述扇区在所述混合平面的至少一部分中是规则的，并且 模拟计算在所述至少一部分中的扇区中被执行，所述计算结果基于所 述扇区的周期性被扩展至所述部分的其他扇区。

根据实施方式，所述角扇区限定成与所述发动机的叶片一致。

例如，对发动机的所述叶片的位置执行所述模拟，针对所述位置 获得的模拟计算结果被扩展至所述叶片的其他位置。

根据实施方式，所述混合平面被细分成多个部分，并且针对所述 部分中的每个部分的至少一个扇区执行模拟计算，关于一部分中的每 个扇区的计算结果基于所述扇区的周期性而扩展至所述部分的其他扇 区。

例如，所述扇区被限定成与所述模型的网格线一致。

根据实施方式，至少一个角扇区(例如每个角扇区)的面积是所 述发动机的叶片的面积的倍数。

例如，至少一个角扇区(例如每个角扇区)的面积与所述发动机 的叶片的面积相等。

所述发动机的叶片的面积被理解为所述叶片沿所述发动机的旋转 轴线到混合平面上的投影的面积。

本发明的第二方面涉及一种计算机模拟装置，该计算机模拟装置 配置成实施根据第一方面的方法。

例如，这种装置包括处理单元，所述处理单元配置成实施根据第 一方面所述的方法。