【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器控制，更具体的涉及一种基于高精度数值模拟的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、旋翼作为直升机的核心部件，其性能对整架直升机的安全性、经济性和舒适性具有至关重要的影响。旋翼的气动特性直接决定着直升机的飞行性能和飞行品质。新一代的直升机要求具备高速度、大航程、低噪声、低振动、高机动等设计特征，旋翼的性能是关键。旋翼流场受旋翼尾迹特别是桨尖涡所影响。桨尖涡的位置、形状以及强度对旋翼的性能、桨叶载荷、振动水平和旋翼噪声等有显著影响。
2、旋翼桨尖涡的高精度模拟是旋翼桨尖涡流动控制研究中的关键技术及难点，传统的数值方法包括搭接网格技术、rans/les混合方法和高阶空间格式。然而，由于传统的数值方法中隐含的数值粘性过大，导致旋翼桨尖涡在计算过程中被严重耗散甚至消失，对桨尖涡的描述存在非物理失真的情况，会对流动控制措施的设计形成误导，降低设计结果的可靠性及可用性。
技术实现思路
1、针对上述领域中存在的问题，本专利技术提出了一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法、系统、设备及存储介质，能够解决由于传统的数值方法中隐含的数值粘性过大，导致旋翼桨尖涡在计算过程中被严重耗散甚至消失，对桨尖涡的描述存在非物理失真的情况，会对流动控制措施的设计形成误导，降低设计结果的可靠性及可用性的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，包括以下步骤：
3、对待设计的旋翼桨进行模型化，并
4、通过对多块结构化网格进行左右状态量重构，构造旋翼旋转运动状态数据的高阶空间格式；根据高阶空间格式，进行数值模拟非定常计算分析，获得完整湍流流场信息的模拟结果；
5、根据完整湍流流场信息的模拟结果，获取桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征，构建新旋翼模型，生成新旋翼模型的计算网格；根据新旋翼模型的计算网格，通过数值模拟计算分析，输出新旋翼模型的完整湍流流场信息的计算结果；
6、将完整湍流流场信息的模拟结果与计算结果进行对比分析，根据分析结果对静止域和旋转域交界面插值边界条件开展多轮迭代设计，得到控制效果最优的设计方案。
7、优选地，所述旋翼旋转运动状态数据的获取过程，包括以下步骤：
8、在cfd前处理阶段，根据旋翼初始cad几何模型，通过划分静止域和旋转域，分别生成多块结构化网格；
9、根据生成的多块结构化网格，基于结构网格动态面搭接技术，在cfd求解器中计算湍流混合长度，通过指定旋转域的旋转中心及旋转速度，确定静止域和旋转域交界面插值边界条件，获得旋翼的多块结构化网格旋转运动状态的动态面数据。
10、优选地，还包括构造rans/les方法，包括以下步骤：
11、基于cfd求解器中的rans湍流模型，通过比较当地网格尺度与rans计算得到的湍流混合长度，采用rans方法和les方法进行求解，对静止域和旋转域之间进行转换，构造rans/les方法。
12、优选地，所述构造高阶空间格式，包括以下步骤：
13、基于cfd求解器中的roe通量差分分裂格式，采用五阶weno-js格式进行左右状态量重构，构造高阶空间格式。
14、优选地，所述生成新旋翼模型的计算网格，包括以下步骤：
15、根据完整湍流流场信息的模拟结果，获得高精度湍流流场数值解；
16、根据高精度湍流流场数值解，采用流场后处理程序，获取桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征；
17、根据桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征，结合旋翼初始cad几何模型，构建流动控制系统的新旋翼模型，根据具备通用性的网格拓扑形式，构建新旋翼模型的计算网格。
18、优选地，所述通过数值模拟计算分析为开展多个旋转周期的高精度数值模拟计算分析。
19、优选地，还包括一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计系统，其特征在于，包括：
20、数据采集模块，用于对待设计的旋翼桨进行模型化，并基于cfd求解器计算湍流混合长度，生成多块结构化网格，确定静止域和旋转域交界面插值边界条件并求解旋翼旋转运动状态数据；
21、完整湍流流场信息模拟模块，用于通过对多块结构化网格进行左右状态量重构，构造旋翼旋转运动状态数据的高阶空间格式；根据高阶空间格式，进行数值模拟非定常计算分析，获得完整湍流流场信息的模拟结果；
22、新旋翼模型的完整湍流流场信息计算模块，用于根据完整湍流流场信息的模拟结果，获取桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征，构建新旋翼模型，生成新旋翼模型的计算网格；根据新旋翼模型的计算网格，通过数值模拟计算分析，输出新旋翼模型的完整湍流流场信息的计算结果；
23、最优控制方案获取模块，用于将完整湍流流场信息的模拟结果与计算结果进行对比分析，根据分析结果对静止域和旋转域交界面插值边界条件开展多轮迭代设计，得到控制效果最优的设计方案。
24、优选地，还包括一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
25、对待设计的旋翼桨进行模型化，并基于cfd求解器计算湍流混合长度，生成多块结构化网格，确定静止域和旋转域交界面插值边界条件并求解旋翼旋转运动状态数据；
26、通过对多块结构化网格进行左右状态量重构，构造旋翼旋转运动状态数据的高阶空间格式；根据高阶空间格式，进行数值模拟非定常计算分析，获得完整湍流流场信息的模拟结果；
27、根据完整湍流流场信息的模拟结果，获取桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征，构建新旋翼模型，生成新旋翼模型的计算网格；根据新旋翼模型的计算网格，通过数值模拟计算分析，输出新旋翼模型的完整湍流流场信息的计算结果；
28、将完整湍流流场信息的模拟结果与计算结果进行对比分析，根据分析结果对静止域和旋转域交界面插值边界条件开展多轮迭代设计，得到控制效果最优的设计方案。
29、优选地，还包括一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
30、对待设计的旋翼桨进行模型化，并基于cfd求解器计算湍流混合长度，生成多块结构化网格，确定静止域和旋转域交界面插值边界条件并求解旋翼旋转运动状态数据；
31、通过对多块结构化网格进行左右状态量重构，构造旋翼旋转运动状态数据的高阶空间格式；根据高阶空间格式，进行数值模拟非定常计算分析，获得完整湍流流场信息的模拟结果；
32、根据完整湍流流场信息的模拟结果，获取桨尖涡系统的精细结构及空间分布特征，构建新旋翼模型，生成新旋翼模型的计算网格；根据新旋翼模型的计算网本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述旋翼旋转运动状态数据的获取过程，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，还包括构造RANS/LES方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述构造高阶空间格式，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述生成新旋翼模型的计算网格，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述通过数值模拟计算分析为开展多个旋转周期的高精度数值模拟计算分析。
7.一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
9.一种计算机可读
...【技术特征摘要】
1.一种旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述旋翼旋转运动状态数据的获取过程，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，还包括构造rans/les方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述构造高阶空间格式，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的旋翼桨尖涡流动控制措施设计方法，其特征在于，所述生成新旋翼模型的计算网格，包...
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