[发明专利]一种基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法，包括基于吻切流原理初步设计进气道造型，对低能流形态识别，获得每个截面上的低能流分布情况，基于RBF网络对吻切面压力进行调节，将经过RBF插值点的位置坐标替换原有的坐标，形成新进气道造型，能在设计层面避免因进气道周向压力梯度过大而造成的额外能量损失及流场畸变，且结合径向基(RBF)网络的距离衰减特性，在保证吻切面轮廓线二阶可导、流场参数连续的前提下，对畸变产生区域进行压力修正，通过消除周向压力梯度以降低进气道内流损失、扩大有效流通面积、提升进气道综合压缩效率。

技术领域

本发明涉及高速进气道性能优化设计技术领域，具体为一种基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法。

背景技术

三维内转式进气道因其高压缩效率、高流量捕获、低外阻、弱化角区流动等优势，已成为高超进气道的主流发展方向，而进气道畸变是影响飞行器推进效率的重要内流性能指标之一；畸变对性能的影响主要体现在三个方面：1)畸变产生的压力场驱动近壁低能流进一步发展，使总压损失加剧；2)畸变对流场的干扰遏制了进气道有效通流面积，使其起动能力降低；3)由于低能流比例增大，进气道内部流场被破坏，使进气道抗反压能力降低，内阻增大；在高超音速来流、前缘钝化的条件下，低能流厚度骤增、极容易引起更剧烈的畸变；因此，抑制进气道内流畸变，是保证宽速域下吸气式推进系统高效工作的关键。

进气道畸变的实质是低能流受压力梯度驱使而汇聚、增长；目前对畸变的抑制方法主要有附面层抽吸、设置圆/椭圆形进气道出口、改进入口速度场等：1)附面层抽吸的核心是通过压差将近壁低能流排走，但对于低能流较厚的情况，抽吸口面积较大，既增加了结构复杂度，更易产生严重的强度隐患；2)改进入口速度场的核心是用鼓包产生横向压力梯度排移低能流，能够兼顾低能流排移、入口流场均匀性，但根据内外流场过渡可得仍未根除畸变成因，方法适用性有限；3)设置圆/椭圆进气道出口的核心是增大低能流所在位置的压力，使低能流不汇聚，但由于这种方法仅考虑到了出口的压力梯度，且是纯几何式的修正，且椭圆形状限制了进气道设计的灵活性；以上几类方法在一定程度上抑制了进气道畸变，但还未从根本上解除产生畸变的诱因。

目前三维内转式进气道普遍采用吻切流原理设计(将三维复杂曲面设计简化到一系列周向排布的二维吻切面设计)，其方法在设计层时，各周向排布的吻切面虽保证了进口等波强(即无周向压力梯度)，但由于各吻切面仍然存在周向压力梯度、驱使低能流沿周向迁移，所以急需一种基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种能对畸变产生区域进行压力修正，通过消除周向压力梯度以降低进气道内流损失、扩大有效流通面积、提升进气道综合压缩效率的基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于RBF网络的三维内转式进气道流场畸变抑制方法，包括如下步骤：

S1、对低能流区域的识别：基于吻切流原理初步设计进气道造型，获得每个截面上的低能流分布情况；

S2、基于RBF网络进行压力梯度调节，包括：

1)、基于初步设计进气道按吻切面1～m排列，其轮廓线均按等比例离散成n个点，对应获得各点的压力值π，建立映射π＝f(θ,h)，其中，θ为吻切面安装角度，h是吻切面轮廓某一点的高度；

2)、给定压差阈值π_r，对周向相邻吻切面距离在r_RBF内的两点压差进行检查；

3)、若Δπ＞π_r，则开始修正步：预设插值半径r_RBF，基于r_RBF内的点对Δπ超限的点进行插值并重新赋值，最终得到新的进气道压缩段型面；

S3、将经过RBF插值点的位置坐标替换原有的坐标，形成新进气道造型.