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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号CN105095603A
(43)申请公布日2015.11.25
(21)申请号CN201510570860.3
(22)申请日2015.09.09
(71)申请人哈尔滨工业大学
地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
(72)发明人易法军周印佳孟松鹤金华杨强
(74)专利代理机构北京市京大律师事务所
代理人方晓明
(51)Int.CI
G06F17/50
权利要求说明书说明书幅图
(54)发明名称
一种高超声速流动-传热与结构响应
的多场耦合瞬态数值的方法
(57)摘要
本发明公开了一种高超声速流动-传
热与结构响应的多场耦合瞬态数值的方
法，包括：根据结构确定壁面温度和位移
边界条件，在流体-固体耦合界面进行数据
交换，得到当前温度和位移边界条件；同
时求解预设的各个守恒方程的耦合解格式
得到当前的热流和压力；在流体-固体耦合
界面进行数据交换，得到固体区域的边界
条件；根据固体区域的边界条件，通过热
力全耦合的方法进行求解得到壁面温度和
结构位移；反复执行上述步骤直至满足预
设的停止条件。通过使用本发明中的方
法，可以实现高超声速非平衡流动求解器
与结构热/力全耦合求解器相耦合的多场耦
合计算，使得对高超声速飞行器的气动热
力环境和结构热力响应的预测更符合物理
实际，并可保证计算精度。
法律状态
法律状态公告日法律状态信息法律状态
权利要求说明书
1.一种高超声速流动-传热与结构响应的多场耦合瞬态数值的方法，其特征
在于，该方法包括：
A、预先建立多物理场耦合模型并设置当前边界条件；
B、根据结构确定壁面温度和位移边界条件，在流体-固体耦合界面进行
数据交换，得到流体区域的当前温度和位移边界条件；
C、根据流体区域的当前温度和位移边界条件，在流体区域同时求解预
设的各个守恒方程的耦合解格式，在计算一个时间步Δt之后，得到当前的
热流和压力；
D、根据当前的热流和压力，在流体-固体耦合界面进行数据交换，得到
固体区域的边界条件；
E、根据所述固体区域的边界条件，在固体区域通过热力全耦合的方法
进行求解，计算一个时间步Δt之后，得到壁面温度Tsubw/sub和结构
位移usubs/sub；
F、判读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B。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置当前边界条件包括：
由结构初始条件确定壁面温度和位移边界条件，进行高超声速稳态流动
计算，同时求解预设的各个守恒方程的耦合解格式，得到初始热流和初始压
力；
将所述初始热流和初始压力作为当前边界条件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述数据交换包括：关联和插值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行数据交换时：
对于位移和温度采用最近邻居搜索方法计算；
对于压力和热流通量等载荷则采用守恒插值方法。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停止条件为：
当前的计算周期为最后一个计算周期。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各个守恒方程包括：
连续守恒方程、动量守恒方程、能量等守恒方程和组分守恒方程。
说明书
p技术领域
本发明涉及现代高速飞行器设计技术领域，特别涉及一种高超声速流动-传
热与结构响应的多场耦合瞬态数值的方法。
背景技术
高超声速飞行器的快速发展给热防护设计带来了更为严峻的挑战。准确的预
测气动热/
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