一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法與流程

技術特征：

1.一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)對艦船模型進行簡化；

(2)對艦船計算域進行網格劃分；

(3)修正非定常湍流模型；

(4)設定非定常特性計算參數；

(5)計算得到空氣流場的非定常特性；

(6)驗證空氣流場的非定常特性及確定選定網格；

(7)根據選定網格及對應空氣流場的非定常特性計算得到直升機起降過程的瞬時速度載荷、平均載荷。

2.根據權利要求1所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的對艦船模型進行簡化的方法包括如下步驟：

(1)獲取當前艦船的二維CAD模型并判斷，若艦船機庫前方存在細微結構，則直接在二維CAD模型中將細微結構去掉；所述的細微結構為當量直徑小于0.5m的艦船結構或者艦船上的多孔網狀結構；

(2)若艦船機庫上方與后方存在非鈍體形狀的細微結構，則在二維CAD模型中將當前非鈍體形狀的細微結構去掉，然后使用三維建模軟件得到CFD計算所需的艦船三維模型。

3.根據權利要求1或2所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的對艦船計算域進行網格劃分的方法為：

對艦船三維模型進行網格劃分，得到第一網格、第二網格、第三網格，其中，第一網格、第二網格、第三網格的計算域相同，且均為結構網格，第二網格的網格單元為第一網格的網格單元的倍、第三網格的網格單元為第二網格的網格單元的倍，第一網格、第二網格、第三網格的最小網格體積大于零。

4.根據權利要求1或2所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的修正非定常湍流模型的方法為：

將Spalart-Allmaras一方程湍流模型中的長度尺度d_w進行了修正

d＝d_w-f_smax(0,d_w-C_DESΔ)

$f_s=1.0-tan({\stackrel{\‾}{s}}_{vis}/l_s^3)$

${\stackrel{\‾}{s}}_{vis}=\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Φ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Φ}}+\mathrm{\α}\stackrel{\‾}{\mathrm{\ψ}}}$

其中，μ為分子動力粘性系數，μ_t為渦粘性系數，u_i代表坐標軸i方向的速度，i＝x、y或者z，x_j代表坐標軸j，j＝x、y或者z，P為當地大氣壓力，T為當地溫度，為空氣的熱導率，γ＝1.4，R＝287J/kg·K，Pr＝0.72，Pr_t＝0.72，l_s＝d/C_DESΔ，C_DES＝0.65，d為網格點到壁面的距離，Δ＝max(Δx,Δy,Δz)為網格單元三方向的最大長度。

5.根據權利要求1或2所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的設定非定常特性計算參數為：

特征長度為100m的艦船以20m/s在30°風向角下航行，室外溫度為25℃，壓力為標準大氣壓，雷諾數為2.0×108，壁面溫度為25℃，出口壓力為101325Pa。

6.根據權利要求1或2所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的計算得到流場的非定常特性的方法包括如下步驟：

將艦船三維模型對應的第一網格、第二網格、第三網格導入到CFD求解器，使用修正非定常湍流模型計算得到空氣流場的非定常特性。

7.根據權利要求1或2所述的一種艦船空氣流場的非定常特性獲取方法，其特征在于：所述的驗證空氣流場的非定常特性及確定網格的方法為：

如果第一網格、第二網格、第三網格計算得到空氣流場的非定常特性穩定并均與試驗結果一致，則選定第一網格、第二網格、第三網格網格數量最小的網格作為選定網格；否則增加第一網格、第二網格、第三網格的網格數量，轉入步驟(2)。