[发明专利]一种建立飞行器高空气动力数据库的方法

权利要求书

1.一种建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得飞行器外形参数；

设定状态参数，所述状态参数包括：飞行高度范围和飞行高度间隔、飞行马赫数范围和飞行马赫数间隔、飞行器攻角范围和飞行器攻角间隔以及飞行器侧滑角范围和飞行器侧滑角间隔；

基于所述状态参数生成若干个虚拟飞行状态，所述虚拟飞行状态包括：飞行高度、飞行马赫数、飞行器攻角和飞行器侧滑角；

基于所述飞行器外形参数，对每个所述虚拟飞行状态进行数值模拟计算，每个所述虚拟飞行状态对应获得相应的气动力数据；

基于所有所述虚拟飞行状态对应的气动力数据获得飞行器高空气动力数据库；

其中，对单个所述虚拟飞行状态进行数值模拟计算的过程包括：

步骤1：基于所述飞行器外形参数生成飞行器物理空间网格；

步骤2：设定数值模拟计算的来流条件、初始迭代条件和迭代的时间步长；

步骤3：当前时刻为，上一时刻为，在当前时刻，针对飞行器物理空间网格中的每一个物理空间网格单元，获得包围物理空间网格单元的每个界面上的分布函数；

步骤4：基于求得分布函数通量及宏观守恒量通量；

步骤5：基于、和相应的界面面积计算获得每一个物理空间网格单元的残差向量；

步骤6：基于、、物理空间网格单元的体积和的雅克比矩阵计算得到从上一时刻至当前时刻宏观守恒量的变化量；

步骤7：基于和上一时刻的宏观守恒量预估得到当前时刻的宏观守恒量预估量；

步骤8：基于当前时刻的宏观守恒量预估量计算获得当前时刻的平衡态分布函数；

步骤9：基于获得当前时刻的分布函数控制方程中的碰撞生成项；

步骤10：基于对分布函数控制方程进行迭代求解得到分布函数控制方程中的分布函数变化量，基于上一时刻的分布函数和计算得到当前时刻的分布函数；

步骤11：基于计算得到当前时刻的宏观守恒量；

步骤12：判断当前时刻对应的是否小于设定值，若是则执行步骤13，若否则时刻加1并返回执行步骤3；

步骤13：基于计算获得的所有宏观守恒量获得相应的气动力数据。

2.根据权利要求1所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，本方法中基于宏观守恒量获得相应的气动力数据的方式为：

基于宏观守恒量得到飞行器表面的压力和摩擦力；

对飞行器表面所有物理空间网格单元的压力和摩擦力求和得到气动力数据。

3.根据权利要求1所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，分布函数通量的计算方式为：

其中，为界面上的法向速度。

4.根据权利要求3所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，宏观守恒量通量的计算方式为：

其中，代表对所有速度空间网格点进行遍历求和，是矩矢量，分别是三维速度空间网格点坐标，为转置矩阵。

5.根据权利要求1所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，物理空间网格单元表示为（i,j,k），残差向量的计算方式为：

其中，i为物理空间网格单元第一个方向上的编号，j为物理空间网格单元第二个方向上的编号，k为物理空间网格单元第三个方向上的编号，（i-1/2,j,k）、（i+1/2,j,k）、（i,j-1/2,k）、（i,j+1/2,k）、（i,j,k-1/2）、（i,j,k+1/2）分别代表包围物理空间网格单元的左界面、右界面、下界面、上界面、后界面和前界面，为界面面积，为积分变量。

6.根据权利要求1所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，上一时刻至当前时刻宏观守恒量的变化量的计算方式为：

其中，为物理空间网格单元的体积，为单位矩阵，是由密度、x方向动量、y方向动量、z方向动量和能量组成的守恒变量，为的雅克比矩阵。

7.根据权利要求6所述的建立飞行器高空气动力数据库的方法，其特征在于，当前时刻的宏观守恒量预估量的计算方式为：

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