[发明专利]一种发射药产生等离子体规律模型数值仿真方法

说明书

本发明公开了一种发射药产生等离子体规律模型数值仿真方法，属于数值仿真方法领域，包括以下步骤：S1：建立系统的数学模型，S2：建立仿真模型，S3：编写仿真程序，S4：进行仿真试验，S5：仿真结果分析，S6：输出，在S2中，离散化处理一般有两种方法，一是对数学模型进行积分化处理，另外一种是对数学模型进行离散化处理，对数学模型进行离散化处理有多种形式，一种是对数学模型的空间进行离散化处理。本发明对发射药产生等离子体规律模型数值仿真时编写程序简单，便于修改程序，对数值计算结果进行多次分析，计算精度较高，减小仿真过程中出现的误差，提高发射药产生等离子体规律模型数值仿真的精准度。

技术领域

本发明涉及数值仿真方法领域，具体为一种发射药产生等离子体规律模型数值仿真方法。

背景技术

等离子体经过几十年的发展，已经发展成为包含天体等离子体、核聚变等离子体、低温等离子体等分支的独立学科，等离子体也被广泛应用于受控核聚变、磁流体发电、材料表面工程等领域。然而，在火炮方面，仅有外加等离子体被应用于电热化学炮的研究，对于发射药燃烧产生的等离子体用于提高火炮性能的研究还未涉及。因此，对发射药产生等离子体规律的研究具有重要意义。

为了研究发射药产生等离子体规律，一般采用数值仿真对其进行分析，数值仿真是建立在数学模型的基础上，根据选用的计算方法建立仿真模型，利用编程软件对仿真模型进行编程，然后进行仿真计算。

现有的数值仿真方法编写程序繁琐，不便修改程序，计算量大，计算精度不高，增加了仿真过程中出现的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发射药产生等离子体规律模型数值仿真方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种发射药产生等离子体规律模型数值仿真方法，包括以下步骤：

S1：建立系统的数学模型，该过程采用微分方程来描述系统的动态特性，建立数学模型一般是通过基本定律和试验的方法来实现；

S2：建立仿真模型，为了使数学模型方便计算，需要对模型进行离散化处理，选用定步长四阶龙格——库塔法进行离散化处理；

S3：编写仿真程序，该过程根据数学模型，将仿真过程编写进计算机程序内；

S4：进行仿真试验，运行编写好的程序，获得数值计算结果；

S5：仿真结果分析，如果对结果不满意则修改仿真程序、仿真模型与数学模型，再次运行，获得数值计算结果重新分析，直到得到预期的结果；

S6：输出计算结果。

优选的，在S2中，离散化处理一般有两种方法，一是对数学模型进行积分化处理，另外一种是对数学模型进行离散化处理。

优选的，对数学模型进行离散化处理有多种形式，一种是对数学模型的空间进行离散化处理，得到了离散化的数学空间模型，再利用离散化的空间模型进行仿真计算，另外一种是对数学模型的传递函数进行离散化处理，得到脉冲传递函数，再转化为差分方程，最后进行编程计算。

优选的，对数学模型进行积分化处理的方法有四种，分别为：阿达姆斯法、低阶隐式法、定步长四阶龙格——库塔法与变步长四阶龙格——库塔法。

优选的，四阶阿达姆斯法计算量比较小，而且编程简单，具有四阶的精度，但阿达姆斯法是多步法运行，需要与其他的算法共同进行。

优选的，低阶隐式法在计算时可以取较大的步长，计算的稳定区域大，所以计算量可以很小，但是，低阶隐式法需要用欧拉法、牛顿法、消元法等多种方法同时进行，编写程序比较复杂。