【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种粗网格dsmc模拟驻点热流的修正方法，属于高超声速飞行器气动设计。
技术介绍
1、高超声速飞行器飞行过程中，气流和超高速飞行器之间的剧烈摩擦会在短时间之内产生巨大的热量，这就是所谓的“气动热”。高超声速飞行器气动热的准确预测直接为防热设计提供输入，而驻点通常作为飞行器气动热最为严重的位置，其热流的准确预测尤为重要。行星探测返回舱和可重复使用运载器等高超声速飞行器的飞行过程中，由于地球大气密度的剧烈变化，要先后经历自由分子流、稀薄过渡流、滑移流和连续流等多个流动区域。因此，准确预测飞行器在各个流动区域的驻点热流对于飞行器的防热设计至关重要。
2、求解navier-stokes方程的传统计算流体动力学(cfd)手段能有效实现连续流区的飞行器驻点热流的准确预测，稀薄气体动力学领域的直接模拟monte carlo(dsmc)方法则能高效准确地预测自由分子流和过渡流区的热流。但是，对于滑移流区和近连续流区的驻点热流，cfd手段由于采用了连续介质假设不够准确，而dsmc方法实现驻点热流准确预测的前提是网格尺寸不能大于当地气体分子平均自由程，这导致了巨大的网格数量和计算量，难以应用于实际飞行器驻点热流的计算。
3、因此，为了能把dsmc方法应用于滑移流和近连续流区飞行器驻点热流的预测，必须解除网格尺寸不能大于当地气体分子平均自由程这个限制，即采用粗网格(网格单元尺寸不小于10倍当地气体分子平均自由程的网格)进行计算，从而降低网格量和计算量。但是，网格单元尺寸大于当地分子平均自由程会导致dsmc计算结果
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种粗网格dsmc模拟驻点热流的修正方法，解决了滑移流和近连续流区飞行器驻点热流dsmc模拟计算效率低或者不准确的问题。
2、本专利技术的技术解决方案是：一种粗网格dsmc模拟驻点热流的修正方法，包括：
3、根据预设网格模拟出的驻点热流的数据和预设网格的网格单元尺寸计算驻点区域的网格knudsen数；
4、构建驻点热流修正函数；
5、将所述网格knudsen数代入所述驻点热流修正函数，计算对应的驻点热流修正函数值；
6、根据所述驻点热流修正函数值对预设网格模拟出的驻点热流进行修正，获得驻点热流准确值。
7、进一步地，所述预设网格为粗网格，其网格单元尺寸不小于10倍当地气体分子平均自由程的网格；模拟方法为直接模拟蒙特卡洛dsmc方法。
8、进一步地，所述网格knudsen数为kng＝(kng1+kng2)/2；式中，kng1是驻点区域第一层网格单元网格knudsen数，kng2是驻点区域第二层网格单元网格knudsen数。
9、进一步地，所述驻点区域第一层网格单元的网格knudsen数kng1为
10、kng1＝λg1/δxg1
11、式中，λg1为第一层网格单元的气体分子平均自由程，δxg1为第一层网格单元的尺寸，由dsmc模拟所采用的粗网格给出。
12、进一步地，所述驻点区域第一层网格单元的气体分子平均自由程为
13、
14、式中，dref、tref和ω分别为气体分子参考直径、参考温度和粘性系数的温度指数，ng1和tg1分别为驻点区域第一层网格单元的气体分子数密度和温度。
15、进一步地，所述驻点区域第二层网格单元的网格knudsen数kng2为
16、kng2＝λg2/δxg2
17、式中，λg2为驻点区域第二层网格单元的气体分子平均自由程，δxg2为驻点区域第二层网格单元的尺寸，由dsmc模拟所采用的粗网格给出。
18、进一步地，所述驻点区域第二层网格单元的气体分子平均自由程为
19、
20、式中，dref、tref和ω分别为气体分子参考直径、参考温度和粘性系数的温度指数，ng2和tg2分别为驻点区域第二层网格单元的气体分子数密度和温度。
21、进一步地，所述驻点热流修正函数为f(x)＝1+4×(3×10-11)x。
22、进一步地，所述驻点热流准确值为qcoarse为粗网格dsmc模拟出的驻点热流，kng为网格knudsen数，f()为驻点热流修正函数。
23、一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述一种粗网格dsmc模拟驻点热流的修正方法的步骤。
24、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
25、(1)本专利技术方法采用粗网格进行计算，解除了网格尺寸不能大于当地气体分子平均自由程这个限制，计算存储要求低几个数量级，计算速度快几个数量级，是跨流域高超声速飞行器在滑移流和近连续流区驻点热流的理想预测方法。
26、(2)相对于求解navier-stokes方程的传统cfd方法，本专利技术方法提出了网格knudsen数的概念和基于网格knudsen数的驻点热流修正函数，实现了粗网格dsmc模拟结果的修正，因而计算精度更高。
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1.一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，所述预设网格为粗网格，其网格单元尺寸不小于10倍当地气体分子平均自由程的网格；模拟方法为直接模拟蒙特卡洛DSMC方法。
3.根据权利要求1所述的一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，所述网格Knudsen数为Kng＝(Kng1+Kng2)/2；式中，Kng1是驻点区域第一层网格单元网格Knudsen数，Kng2是驻点区域第二层网格单元网格Knudsen数。
4.根据权利要求3所述的一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，所述驻点区域第一层网格单元的网格Knudsen数Kng1为
5.根据权利要求4所述的一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，所述驻点区域第一层网格单元的气体分子平均自由程为
6.根据权利要求3所述的一种粗网格DSMC模拟驻点热流的修正方法，其特征在于，所述驻点区域第二层网格单元的网格Knudsen数Kng2为
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