[发明专利]一种用于计算能量注入高速流场的处理系统及方法

说明书

本发明属于计算空气动力学技术领域，公开了一种用于计算能量注入高速流场的处理系统及方法，网格读取模块用于读取其他商业网格生成软件输出的网格文件；中断控制模块用于随时中断计算，可加载上次计算结果开始计算，也可从初始状态开始计算；精度实现模块包括时间精度实现单元与空间精度实现单元，用于实现时间、空间二阶精度；模型建立模块用于利用Park方法建立振动松弛模型；模型集成模块用于集成十一组元化学动力学模型；能量沉积模块用于更改能量沉积参数；数据处理模块支持常用后处理软件，可直接查看、处理系统输出的数据。本发明具有重要的学术研究和工程应用价值。

技术领域

本发明属于计算空气动力学技术领域，尤其涉及一种用于计算能量注入高速流场的处理系统及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

能量注入高速或超高速流场，涉及到热化学非平衡流动、能量沉积吸收等复杂物理化学机制，并广泛出现在高速流动控制、超声速燃烧室点火、激光或微波武器等领域。目前，用于计算高速流场的商用软件，一般需要用户自定义能量源项，编写用户自定义函数等来实现能量注入高速流场的相关计算。商用软件对高速流场，特别是高超声速流场的计算，仍然缺乏高水平高可靠性的计算模块或算法的支持。另外，商用软件常将关键算法、关键模块设置为黑箱状态，使得用户不能对软件控制参数进行自由修改，缺乏灵活性和定制性。

针对能量注入高速或超高速流场研究，国内外研究者编写了大量代码，控制参数可方便地调整，各种用来描述物理问题的模型、控制方程、算法等研究要素也方便地得到验证，在一定程度上能够解决能量注入高速或超高速流场的高精度仿真计算问题。然而，这些代码呈现碎片化的特点，不利于研究的开展和学术交流的进行。

为验证软件计算结果，可采用试验研究，直接获知试验结果。通过在高速风洞或高超声速风洞中开展相关试验，可观测得到能量注入高速或超高速流场的特性和规律。然而，这种试验研究的代价较高，且在面临复杂工况时，试验实施起来比较困难。

综上所述，现有技术存在的问题是：商业软件开放程度不够，国内外研究者编写的代码呈现碎片化，不利于计算研究和学术交流。另外，采用试验手段开展能量注入高速或超高速流场的研究代价较高。

解决上述技术问题的难度：

解决能量注入高速或超高速流场的高精度仿真计算问题，需要充分掌握高速流场或超高速流场的物理建模、数值算法，并能够进行计算系统的综合设计，将大量计算代码整合，实现能量注入高速或超高速流场的高精度仿真计算，具有较高的技术难度。

解决上述技术问题的意义：

通过构建一种用于计算能量注入高速流场的处理系统及方法，能够实现能量注入高速或超高速流场的高精度仿真计算问题，具有重要的工程价值和学术意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于计算能量注入高速流场的处理系统及方法。

本发明是这样实现的，一种用于计算能量注入高速流场的处理系统包括：

网格读取模块、中断控制模块、精度实现模块、模型建立模块、模型集成模块、能量沉积模块、数据处理模块；

网格读取模块：用于读取其他商业网格生成软件输出的网格文件；

中断控制模块：用于随时中断计算，无惧断电等意外情况，可加载上次计算结果开始计算，也可从初始状态开始计算；

精度实现模块：包括时间精度实现单元与空间精度实现单元；用于实现时间、空间二阶精度；

模型建立模块：用于利用Park方法建立振动松弛模型；

模型集成模块：用于集成十一组元化学动力学模型；

能量沉积模块：用于更改能量沉积参数；