一种风洞试验模型腹支撑干扰预测方法技术

本发明专利技术公开了一种风洞试验模型腹支撑干扰预测方法。本发明专利技术的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法通过网格化的单个模型腹支撑和尾支撑风洞测力试验数据，获得腹支撑试验干扰量；通过不同模型姿态角和腹支撑几何参数的CFD计算数据，获得腹支撑计算干扰量；随后，采用风洞测力试验数据对腹支撑计算干扰量进行修正；最后，以修正后的干扰量建立不同模型姿态和腹支撑几何参数的六分量气动力系数的腹支撑干扰数学模型。本发明专利技术的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法具有较高实效性，解决了风洞试验模型的腹支撑干扰预测问题。

【技术实现步骤摘要】
一种风洞试验模型腹支撑干扰预测方法
本专利技术属于风洞试验
，具体涉及一种风洞试验模型腹支撑干扰预测方法。
技术介绍
风洞试验中，由于尾支撑的干扰量很小，几乎不需要考虑尾支撑的干扰修正，单个模型通常采用尾支撑方式开展试验。但是，如果单个模型的质量很大，尺寸面积较大，总压较高时，那么风洞启动关车时冲击载荷较大，模型抖动剧烈造成尾支撑的刚度不足，就会会采用腹支撑方式开展试验。腹支撑的干扰量较大，需要进行腹支撑干扰修正。对于多体分离风洞试验，考虑行程、级间干扰等因素，总会有一个模型采用腹支撑方式。腹支撑对测试模型气动载荷测量必然产生干扰。多体分离风洞试验中腹支撑的干扰扣除一直是分离试验的难题。采用CFD预测腹支撑干扰与真实情况往往有较大差距，且不能将全部的腹支撑干扰量计算出来。而完全采用试验方法测量腹支撑干扰会带来模型结构重量增加，设计、加工周期变长，试验成本大大增加，还可能带来流场堵塞等新问题。受时间、人力、加工以及风洞试验成本等制约，无论CFD计算或风洞试验都不能满足高密度的腹支撑干扰预测，为满足风洞试验扣除腹支撑干扰和腹支撑优化设计的需求，有必要发展一种新的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种风洞试验模型腹支撑干扰预测方法。本专利技术的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法使用的装置包括风洞试验模型，与风洞试验模型匹配的腹支撑和尾支撑，六分量测力试验天平；所述的预测方法包括以下步骤：a.将风洞试验模型的三个姿态角划分成网格，攻角α等分成n份，侧滑角β等分成m份，滚转角γ等分成p份，共有n×m×p个网格节点；b.在风洞中采用腹支撑方式安装风洞试验模型，腹支撑下端与风洞攻角机构连接，通过攻角机构改变风洞试验模型的姿态角，风洞试验获得n×m×p个网格节点的腹支撑状态轴向力系数CAF-EXP、法向力系数CNF-EXP、侧向力系数CZF-EXP、滚转力矩系数CMXF-EXP、偏航力矩系数CMYF-EXP、俯仰力矩系数CMZF-EXP；c.在风洞中采用尾支撑方式安装风洞试验模型，尾支撑后端与风洞攻角机构连接，通过攻角机构改变风洞试验模型的姿态角，风洞试验获得n×m×p个网格节点的尾支撑状态轴向力系数CAW-EXP、法向力系数CNW-EXP、侧向力系数CZW-EXP、滚转力矩系数CMXW-EXP、偏航力矩系数CMYW-EXP、俯仰力矩系数CMZW-EXP；d.分别计算n×m×p个网格节点的腹支撑状态与尾支撑状态的风洞试验气动系数差量ΔCA-EXP、ΔCN-EXP、ΔCZ-EXP、ΔCMX-EXP、ΔCMY-EXP、ΔCMZ-EXP，其中ΔCN-EXP＝CAF-EXP-CAW-EXP、ΔCN-EXP＝CNF-EXP-CNW-EXP、ΔCZ-EXP＝CZF-EXP-CZW-EXP、ΔCMX-EXP＝CMXF-EXP-CMXW-EXP、ΔCMY-EXP＝CMYF-EXP-CMYW-EXP、ΔCMZ-EXP＝CMZF-EXP-CMZW-EXP；e.以步骤b中的实物腹支撑的几何参数作为基准，分别建立腹支撑前缘尖劈角λ、后掠角δ、厚度HL和沿气流方向的上缘宽度DL序列q1、q2、q3、q4，腹支撑总数为q＝q1×q2×q3×q4，计算q组，每组n×m×p个网格节点的尾支撑状态轴向力系数CAW-CFD、法向力系数CNW-CFD、侧向力系数CZW-CFD、滚转力矩系数CMXW-CFD、偏航力矩系数CMYW-CFD、俯仰力矩系数CMZW-CFD；f.计算与步骤a相同状态的无支撑的风洞试验模型n×m×p个网格节点气动系数，其中轴向力系数CA-CFD、法向力系数CN-CFD、侧向力系数CZ-CFD、滚转力矩系数CMX-CFD、偏航力矩系数CMY-CFD、俯仰力矩系数CMZ-CFD；g.将步骤e的q组腹支撑计算结果分别与对应的步骤f的无支撑计算结果相减，得到q组，每组n×m×p个网格节点的腹支撑计算干扰量ΔCA-CFD、ΔCN-CFD、ΔCZ-CFD、ΔCMX-CFD、ΔCMY-CFD、ΔCMZ-CFD，其中ΔCA-CFD＝CAF-CFD-CA-CFD、ΔCN-CFD＝CNF-CFD-CN-CFD、ΔCZ-CFD＝CZF-CFD-CZ-CFD、ΔCMX-CFD＝CMXF-CFD-CMX-CFD、ΔCMY-CFD＝CMYF-CFD-CMY-CFD、ΔCMZ-CFD＝CMZF-CFD-CMZ-CFD；h.计算其中一组，即与步骤b的腹支撑相同的n×m×p个网格节点的腹支撑干扰量修正系数η，η_CA＝ΔCA-EXP/ΔCA-CFD、η-CN＝ΔCN-EXP/ΔCN-CFD、η_CZ＝ΔCZ-EXP/ΔCZ-CFD、η-CMX＝ΔCMX-EXP/ΔCMX-CFD、η-CMY＝ΔCMY-EXP/ΔCMY-CFD、η_CMZ＝ΔCMZ-EXP/ΔCMZ-CFD；i.采用步骤h的n×m×p个网格节点的修正系数对应修正步骤g中的q组，每组n×m×p个网格节点的腹支撑计算干扰量ΔC′A-CFD、ΔC′N-CFD、ΔC′Z-CFD、ΔC′MX-CFD、ΔC′MY-CFD、ΔC′MZ-CFD，其中ΔC′A-CFD＝ΔCA-CFD×η_CA、ΔC′N-CFD＝ΔCN-CFD×η_CN、ΔC′Z-CFD＝ΔCZ-CFD×η_CZ、ΔC′MX-CFD＝ΔCMX-CFD×η-CMX、ΔC′MX-CFD＝ΔCMX-CFD×η-CMX、ΔC′MZ-CFD＝ΔCMZ-CFD×η-CMZ；j.将步骤i中的q组，每组n×m×p个网格节点的腹支撑计算干扰量作为样点，分别构建ΔC′A-CFD、ΔC′N-CFD、ΔC′Z-CFD、ΔC′MX-CFD、ΔC′MY-CFD、ΔC′MZ-CFD的Kriging数学模型和MLS数学模型；k.在Kriging数学模型和MLS数学模型中输入任意的攻角α、侧滑角β、滚转角γ、腹支撑前缘尖劈角λ、后掠角δ、厚度HL和沿气流方向的上缘宽度DL，进行腹支撑干扰量ΔC′A-CFD、ΔC′N-CFD、ΔC′Z-CFD、ΔC′MX-CFD、ΔC′MY-CFD、ΔC′MZ-CFD的预测。进一步地，所述的预测方法根据需求进行简化，选取攻角α、侧滑角β、滚转角γ、腹支撑前缘尖劈角λ、后掠角δ、厚度HL和沿气流方向的上缘宽度DL中的二个或二个以上作为输入输出变量。进一步地，所述的预测方法根据级间分离风洞试验需求，增加级间距X/D作为输入输出变量。本专利技术的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法通过网格化的单个模型腹支撑和尾支撑风洞测力试验数据，获得腹支撑试验干扰量；通过不同模型姿态角和腹支撑几何参数的CFD计算数据，获得腹支撑计算干扰量；随后采用风洞测力试验数据对腹支撑计算干扰量进行修正；最后，以修正后的计算干扰量建立不同模型姿态和腹支撑几何参数的六分量气动力系数的腹支撑干扰数学模型。本专利技术的风洞试验模型腹支撑干扰预测方法可以预测任意模型姿态和腹支撑几何参数下的腹支撑干扰量，实现高密度的腹支撑干扰量预测。本专利技术的风洞试验模型腹支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风洞试验模型腹支撑干扰预测方法，其特征在于：所述的预测方法使用的装置包括风洞试验模型，与风洞试验模型匹配的腹支撑和尾支撑，六分量测力试验天平；所述的预测方法包括以下步骤：/na.将风洞试验模型的三个姿态角划分成网格，攻角α等分成n份，侧滑角β等分成m份，滚转角γ等分成p份，共有n×m×p个网格节点；/nb.在风洞中采用腹支撑方式安装风洞试验模型，腹支撑下端与风洞攻角机构连接，通过攻角机构改变风洞试验模型的姿态角，风洞试验获得n×m×p个网格节点的腹支撑状态轴向力系数C

【技术特征摘要】
1.风洞试验模型腹支撑干扰预测方法，其特征在于：所述的预测方法使用的装置包括风洞试验模型，与风洞试验模型匹配的腹支撑和尾支撑，六分量测力试验天平；所述的预测方法包括以下步骤：
a.将风洞试验模型的三个姿态角划分成网格，攻角α等分成n份，侧滑角β等分成m份，滚转角γ等分成p份，共有n×m×p个网格节点；
b.在风洞中采用腹支撑方式安装风洞试验模型，腹支撑下端与风洞攻角机构连接，通过攻角机构改变风洞试验模型的姿态角，风洞试验获得n×m×p个网格节点的腹支撑状态轴向力系数CAF-EXP、法向力系数CNF-EXP、侧向力系数CZF-EXP、滚转力矩系数CMXF-EXP、偏航力矩系数CMYF-EXP、俯仰力矩系数CMZF-EXP；
c.在风洞中采用尾支撑方式安装风洞试验模型，尾支撑后端与风洞攻角机构连接，通过攻角机构改变风洞试验模型的姿态角，风洞试验获得n×m×p个网格节点的尾支撑状态轴向力系数CAW-EXP、法向力系数CNW-EXP、侧向力系数CZW-EXP、滚转力矩系数CMXW-EXP、偏航力矩系数CMYW-EXP、俯仰力矩系数CMZW-EXP；
d.分别计算n×m×p个网格节点的腹支撑状态与尾支撑状态的风洞试验气动系数差量ΔCA-EXP、ΔCN-EXP、ΔCZ-EXP、ΔCMX-EXP、ΔCMY-EXP、ΔCMZ-EXP，其中ΔCA-EXP＝CAF-EXP-CAW-EXP、ΔCN-EXP＝CNF-EXP-CNW-EXP、ΔCZ-EXP＝CZF-EXP-CZW-EXP、ΔCMX-EXP＝CMXF-EXP-CMXW-EXP、ΔCMY-EXP＝CMYF-FXP-CMYW-EXP、ΔCMZ-EXP＝CMZF-EXP-CMZW-EXP；
e.以步骤b中的实物腹支撑的几何参数作为基准，分别建立腹支撑前缘尖劈角λ、后掠角δ、厚度HL和沿气流方向的上缘宽度DL序列q1、q2、q3、q4，腹支撑总数为q＝q1×q2×q3×q4，计算q组，每组n×m×p个网格节点的尾支撑状态轴向力系数CAW-CFD、法向力系数CNW-CFD、侧向力系数CZW-CFD、滚转力矩系数CMXW-CFD、偏航力矩系数CMYW-CFD、俯仰力矩系数CMZW-CFD；
f.计算与步骤a相同状态的无支撑的风洞试验模型n×m×p个网格节点气动系数，其中轴向力系数CA-CFD、法向力系数CN-CFD、侧向力系数CZ-CFD、滚转力矩系数CMX-CFD、偏航力矩系数CMY-CFD、俯仰力矩系数CMZ-CFD；
g.将步骤e的q组腹支撑计算结果分别与对应的步骤f的无支撑计算结果相减，得到q组，每组n×m×p个网格节点的腹支撑计算干...

【专利技术属性】
技术研发人员：解福田，林敬周，钟俊，范孝华，赵健，邹东阳，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51