【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算流体力学领域，尤其涉及一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法。
技术介绍
1、高超声速飞行器再入过程中，尤其是在高空高马赫数飞行时，飞行器运动预测需考虑动态边界，需要使用化学反应和滑移边界耦合的方法来考虑飞行器面临的真实气体效应和稀薄气体效应，在此过程中多种效应耦合可能诱发攻角偏离、非周期不稳定的多维度震荡等异常现象。同时，飞行器在运动的过程中，还需要考虑运动壁面和化学反应/滑移边界之间的耦合作用，尤其是在非定常强迫震荡动导数数值模拟方法中飞行器需要做强迫震荡运动，由于化学反应滑移边界等因素的动态失稳问题，导致目前的化学反应滑移边界条件鲁棒性差，无法满足航天工程中高马赫数高空动态飞行器时的分析要求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，旨在解决目前的化学反应滑移边界条件鲁棒性差，无法满足航天工程中高马赫数高空动态飞行器时的分析要求的技术问题。
2、为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为提供一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，应用于高速空气动力学动态数值计算，包括：
3、基于稀薄流动滑移流，获取飞行器运动过程中的速度滑移边界条件和温度跳跃边界条件；
4、调用动网格模型，构造所述飞行器表面运动边界条件，并进行耦合求解，得到包括滑移速度、壁面压力、滑移温度、粘性系数的化学反应运动滑移边界条件，具体的，
5、根据壁面网格位置关系在非定常计算任意时刻和下一时刻计
6、基于所述壁面运动速度、加速度和所述速度滑移边界条件，计算得到滑移速度边界条件；
7、采用法向动量方程，结合所述壁面运动速度和加速度，获取壁面压力边界条件；
8、获取壁面运动的附加温度，并耦合所述温度跳跃边界条件，得到运动滑移耦合边界条件；
9、根据所述壁面运动的附加温度和所述运动滑移耦合边界条件，计算得到滑移温度边界条件；
10、基于所述化学反应运动滑移温度边界条件，获取壁面粘性系数。
11、作为一种实施方式，所述获取飞行器运动过程中的速度滑移边界条件和温度跳跃边界条件，具体包括：
12、获取到的速度滑移边界条件为：，其中，为贴近壁面处流体滑移速度，为切向速度，是均衡常数，为切向动量协调系数，为平均自由程，
13、表示切向速度在壁面法向的梯度，下标表示壁面；
14、获取到的温度跳跃边界条件为：，其中，为贴近壁面处流体滑移温度，为固壁温度，是切向热协调系数， 为热传导系数、 为粘性系数、为定容比热、为气体比热比，表示温度在壁面法向的梯度，下标表示壁面。
15、作为一种实施方式，所述基于所述壁面运动速度、加速度和所述速度滑移边界条件，计算得到滑移速度边界条件，具体包括：
16、壁面运动速度边界条件为，其中，表示壁面方向向量，表示壁面运动速度；
17、基于所述壁面运动速度边界条件，结合壁面运动加速度，得到滑移速度边界条件为：，其中，用于表征不同高度条件下的滑移边界对速度的影响程度。
18、作为一种实施方式，所述采用法向动量方程，结合所述壁面运动速度和加速度，获取壁面压力边界条件，具体包括：
19、采用法向动量方程，结合所述壁面运动速度和加速度，获取到的壁面压力边界条件为：，其中，为压力在壁面法向的梯度，为密度，为壁面加速度矢量，为壁面法向矢量。
20、作为一种实施方式，所述运动滑移耦合边界条件的获取方法，具体包括：
21、获取壁面运动的附加温度，采用公式：，其中，表示壁面运动的附加温度，表示压力在壁面法向的梯度，为气体比热比，来流马赫数的平方，表示壁面密度；
22、根据所述壁面运动的附加温度和所述运动滑移耦合边界条件，得到滑移温度边界条件为：，其中，为滑移温度边界条件表示壁面温度，为贴近壁面处流体滑移温度，用于表征不同高度条件下的滑移边界对温度的影响程度。
23、作为一种实施方式，所述基于所述化学反应运动滑移温度边界条件，获取壁面粘性系数，具体包括：
24、利用化学反应时，壁面处的粘性系数为温度的函数的特性，基于所述化学反应运动滑移温度边界条件，获取壁面粘性系数为：，其中，为壁面粘性系数，为sutherland函数，为滑移温度边界条件。
25、本专利技术的首要改进之处在于：通过调用动网格模型，构造所述飞行器表面运动边界条件，结合稀薄气体效应引起的壁面速度滑移和温度滑移，计算得到滑移速度边界条件；采用法向动量方程，结合所述壁面运动速度和加速度，获取壁面压力边界条件；获取壁面运动的附加温度，并耦合所述温度跳跃边界条件，得到运动滑移耦合边界条件，进一步计算得到滑移温度边界条件和壁面粘性系数。由此，得到了一种包括滑移速度、壁面压力、滑移温度、粘性系数的新型化学反应运动滑移边界条件，该滑移边界条件具有高鲁棒性，为飞行器在特殊环境下的气动分析提供技术支撑，满足航天工程中高马赫数高空动态飞行器时的分析要求。
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1.一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，应用于高速空气动力学动态数值计算，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述获取飞行器运动过程中的速度滑移边界条件和温度跳跃边界条件，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述基于所述壁面运动速度、加速度和所述速度滑移边界条件，计算得到滑移速度边界条件，具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述采用法向动量方程，结合所述壁面运动速度和加速度，获取壁面压力边界条件，具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述运动滑移耦合边界条件的获取方法，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述基于所述化学反应运动滑移温度边界条件，获取壁面粘性系数，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，应用于高速空气动力学动态数值计算，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述获取飞行器运动过程中的速度滑移边界条件和温度跳跃边界条件，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种新型化学反应运动滑移边界条件的计算方法，其特征在于，所述基于所述壁面运动速度、加速度和所述速度滑移边界条件，计算得到滑移速度边界条件，具体包括：
4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新光，何琨，李鹏，陈琦，万钊，张毅锋，江定武，丁明松，李锦，任少雄，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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