[发明专利]喷管参数建模与流场计算一体化方法

摘要

本发明提供了一种喷管参数建模与流场计算一体化方法，采用了case多分支选择结构，沿x方向建立喷管内形面分段函数模型，并将喷管截面的细分直接用截面增量△x控制，通过控制计算步长来控制喷管的截面间距，从而获得足够密的截面参数，最后通过迭代计算，获得接近连续的截面流场数据。本发明解决了原喷管内流场计算中因截取截面不连续造成的流场参数不连贯问题，避免了人为造成的流场参数缺陷，降低了人工成本。

主权项

1.一种喷管参数建模与流场计算一体化方法，其特征在于包括下述步骤：(1)读入初始数据，包括总温Tc、总压Pc、燃气比热比k和燃气分子量m；(2)根据喷管喉径dt计算喉道面积At，并计算喉道临界参数，包括临界温度和临界速度；(3)选择喷管轴线为X轴，径向为Y轴，喷管入口截面x＝0处作为初始计算截面，x＝L作为计算终了截面，L为喷管内形面总长，选择Δx作为每个计算截面的间距且作为x的增量步长，Δx取0.01mm～0.1mm；(4)在喷管总长L上建立沿x的喷管内形面分段函数y＝z(x)，y为喷管内形面在x处的截面半径；(5)依据截面半径y值计算每个截面的面积Ax并计算其流量函数q(λx)＝At/Ax；(6)对截面x所处位置进行判断，当x位于喉道或喉道前，对速度系数λ_x赋初值，λ_x＝0.01，对迭代误差Δλ赋初值，Δλ＝0.5～0.9，建立牛顿迭代关系式式中，f(x)'为f(x)的倒数；λ_x^n‑1和λ_xⁿ分别为x截面迭代计算前、后的速度系数；计算迭代误差Δλ＝|λ_xⁿ‑λ_x^n‑1|，当迭代误差小于设定值时结束迭代；当x位于喉道后，对速度系数λ_x赋初值，λ_x＝1，对迭代误差Δq赋初值，Δq＝0.5～0.9，对速度系数λ_x增加小于等于0.00001的微量，并计算当前流量函数q(λ)及与截面流量函数q(λ_x)的差的绝对值Δq＝|q(λ)‑q(λ_x)|，当Δq小于设定值时结束循环，则上一循环所得λ_x为当前截面速度系数；(7)用计算所得速度系数λx求解当前截气流参数温度Tx、压力Px、密度ρx和马赫数Mx；(8)为x增加一个步长Δx，返回步骤(4)，直到x大于喷管内形面总长L。