| 一种高速来流条件下激光毁伤效应的多场耦合分析方法 | |
王睿星; 宋宏伟 ; 王喆; 袁武; 黄晨光
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| 2022-03-04 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明提供一种高速来流条件下激光毁伤效应的多场耦合分析方法，包括如下步骤：预先建立包含激光的热力载荷下结构分析模型和高速来流作用下流体分析模型；根据结构瞬态热力耦合分析确定结构热力响应，获得耦合面的烧蚀退化量；通过网格重构更新结构分析模型和流体分析模型；基于耦合面温度场，在耦合界面处进行数据映射，得到固体耦合面气动力、气动热，然后更新结构分析模型的载荷条件；基于更新的结构分析模型进行下一时刻瞬态热力耦合分析；依此循环，最终得到高速来流条件下激光对飞行目标毁伤效应的全耦合数值计算结果。本发明提出考虑局部烧蚀效应的多场耦合数值分析策略，实现高速来流条件下激光对飞行目标毁伤效应的全耦合数值计算。 |
| Application Date | 2020-12-21 |
| Application Number | CN202011518700.1 |
| Patent Number | CN112651156B |
| Claim | 1.一种高速来流条件下激光毁伤效应的多场耦合分析方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤100，预先建立包含激光的热力载荷下结构分析模型和高速来流作用下流体分析模型，所述热力载荷还包括气动力和气动热，所述激光以空间热流的形式作用在结构的表面； 步骤200，根据结构瞬态热力耦合分析确定结构整体温度、结构耦合面温度场和结构耦合面变形量的热力响应，同时基于结构整体温度、结构耦合面气动力和结构耦合面气动热，结合结构烧蚀模型进行结构烧蚀分析，获得结构耦合面的烧蚀退化量； 所述结构烧蚀模型通过结构耦合面法向线烧蚀速率进行表征，其在分析时间步内积分得到结构耦合面烧蚀退化量，对应的表达式为： 其中，为热化学烧蚀线速率，为机械剥蚀线速率； 步骤300，基于结构耦合面变形量和烧蚀退化量，相加得到结构耦合面总变形量，然后进行结构网格重构，更新结构分析模型；同时基于结构耦合面总变形量在耦合界面处进行数据映射，获得流体耦合面总变形量，然后进行流体网格重构，更新流体分析模型； 所述网格重构通是过插值方法实现，将结构耦合面总变形量作为待插值量，运用插值函数对结构耦合面网格节点的总变形量进行拟合，然后利用构造出来的插值函数将结构耦合面变形效应光滑地分散到整个结构网格区域的节点上，从而得到结构所有节点的总变形量； 结合结构节点坐标和节点变形量，可得到结构节点的变形后坐标，从而实现结构网格重构； 基于结构耦合面总变形的数据映射是通过插值方法将总变形量从结构耦合面传递到流体耦合面； 步骤400，基于耦合面温度场，在耦合界面处进行数据映射，得到流体耦合面温度场，再次更新流体分析模型并进行流体稳态分析，获得流体耦合面气动力和流体耦合面气动热的流场信息；基于流体耦合面气动力和气动热，在耦合界面处进行数据映射，得到固体耦合面气动力、气动热，然后更新结构分析模型的载荷条件；基于流体耦合面气动力和气动热的数据映射是通过插值方法将气动力和气动热从流体耦合面传递到结构耦合面； 步骤500，基于更新的结构分析模型，进行瞬态热力耦合分析，时间间隔为Δt；判断是否满足预设的停止条件，如果是，则停止整个流程，否则，返回执行步骤 200，最终得到高速来流条件下局部热流对快速飞行目标毁伤效应的流动-传热-结构-烧蚀全耦合数值计算结果。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90043 |
| Collection | 流固耦合系统力学重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王睿星,宋宏伟,王喆,等. 一种高速来流条件下激光毁伤效应的多场耦合分析方法. CN112651156B[P]. 2022-03-04. |
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| File Name/Size | DocType | Version | Access | License | ||
| 20220304_0C_CN_0.pdf（1148KB） | 专利 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | ||
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