【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机和计算流体力学领域，具体涉及一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法。
技术介绍
1、在空天发动机燃烧室数值模拟中，需要求解navier-stokes方程组以及组分连续方程或者守恒标量输运方程，表征质量守恒、动量守恒、能量守恒。对于可压缩流，具体的控制方程组如下：
2、。
3、以图1a所示的凹腔燃烧室为例，煤油、氢气分别通过几十乃至上百个煤油喷孔、氢气喷孔喷入燃烧室，以达到快速混合，组织高效燃烧的目的。为了模拟凹腔燃烧室的燃料喷注、混合与燃烧过程，传统燃烧室数值模拟方法需要对所有的喷孔划分如图1b所示的网格。
4、由于喷孔数目众多，尺寸较小，这种对喷孔直接划分网格的方式耗时耗力，给燃烧室网格生成带来了较大困难。尤其在燃烧室初步设计阶段，需要从数百套燃烧室构型中优化选型，大大延缓了燃烧室设计进程。
5、目前，发展了“点源”加载模式替代喷孔直接模拟，取得了较好效果，但是“点源”加载模式的缺陷是对喷孔附近流场的预测效果不佳。当前，亟需发展一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法。
2、本专利技术的用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，包括以下步骤：
3、s10.建立燃烧室数值模拟控制方程组和燃烧室数值模拟cfd程序；
4、燃烧室数值模拟控制方程组如下：
5、；
6、其中，为流体密度，为压力，为总能量，为混合分数，为扩散系数，为焓，为方向速度，为方向速度，为能量通量，为剪切应力，为dirichilet常数，为时间，为方向位置；
7、s20.采用面源加载方式模拟燃油喷注燃烧过程，确定具有面源加载的燃烧室数值模拟控制方程组，建立面源加载计算模块；
8、将喷孔等效为壁面，在与喷孔相交的网格面通过增加质量源项、动量源项、能量源项和混合分数源项来表征燃料注入对燃烧室的影响，保证了整个系统质量、动量、能量守恒，省却了众多喷孔的网格建模，提高了数值模拟效率；具有面源加载的燃烧室数值模拟控制方程组如下：
9、；
10、s30.开始无面源的燃烧室数值模拟，计算至第n步，判断是否喷入燃料；
11、s40.如果不喷入燃料，则继续计算，直至收敛，燃烧室数值模拟计算结束；
12、s50.如果喷入燃料，则根据燃料喷注信息，确定源项信息；喷注信息包括喷注位置、组分、流量；源项信息包括质量源项、动量源项、能量源项和混合分数源项；
13、s60.根据喷注位置，判断喷孔与网格单元的相对关系，如果喷孔与网格单元存在交集，则将相交的网格面和网格单元进行标识，判定其为喷注面和喷注单元；
14、s70.归集所有的喷注面和喷注单元，根据燃料喷注流量，计算每个喷注面喷注的流量，再计算喷注面所在网格单元需要加载的源项，在第n+1步更新燃烧室数值模拟控制方程组的右端项；
15、s80.调用面源加载计算模块，模拟燃料喷注燃烧过程；
16、s90.更新流场信息，返回s50，直至收敛，具有面源加载的燃烧室数值模拟计算结束。
17、本专利技术的用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，针对空天发动机燃烧室中燃料喷注快速、高效、准确数值模拟需求，在不降低燃烧室数值模拟精度情况下，将喷孔设置成面源，在控制方程组中增加质量源项、动量源项、能量源项和混合分数源项，降低了复杂工程构型燃烧室网格建模难度和燃烧室整体网格数量，更好地刻画了喷孔近场物理特征，流场收敛更快，提高了燃烧室设计评估效率，具有工程实用价值。
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1.一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，其特征在于，S10所述的燃烧室数值模拟控制方程组如下：
3.根据权利要求1所述的一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，其特征在于，将喷孔等效为壁面，在与喷孔相交的网格面通过增加质量源项、动量源项、能量源项和混合分数源项来表征燃料注入对燃烧室的影响，保证了整个系统质量、动量、能量守恒，省却了众多喷孔的网格建模，提高了数值模拟效率；S20所述的具有面源加载的燃烧室数值模拟控制方程组如下：
【技术特征摘要】
1.一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟空天发动机燃烧室燃料喷注的面源加载方法，其特征在于，s10所述的燃烧室数值模拟控制方程组如下：
3.根据权利要求1所述的一种用于模拟空天发动机燃烧室...
【专利技术属性】
技术研发人员：范周琴，丁海昕，王兰，陈伟强，赵延辉，张建强，游云霞，孔凡夫，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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