(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111368974.1 (22)申请日 2021.11.18 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114036869 A (43)申请公布日 2022.02.11 (73)专利权人 中国空气动力研究与发展中心超 高速空气动力研究所 地址 621000 四川省绵阳市涪城区二环路 南段6号 (72)发明人 赵金山　石义雷　陈挺　肖雨　 粟斯尧　余嘉　张志刚　罗万清　 王勇　 (74)专利代理 机构 北京远大卓悦知识产权代理 有限公司 1 1369 专利代理师 贾晓燕 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 CN 109033525 A,2018.12.18 CN 112084727 A,2020.12.15 CN 113139243 A,2021.07.20 CN 108009383 A,2018.0 5.08 US 5088665 A,1992.02.18 易淼荣等.基于γ-Re_θ转捩 模型的高超 声 速复杂构型转捩 模拟. 《实验流体力学》 .2018, (第04期), 陈坚强等.高超 声速边界层转捩研究现状与 发展趋势. 《空气动力学 学报》 .2017,(第0 3期), 苏彩虹等.小攻角高超 音速尖锥边界层的转 捩预测及e~N法的改进. 《中国科 学(G辑:物理学 力学 天文学)》 .20 09,(第01期), 苏彩虹.高超 声速边界层转捩预测中的关键 科学问题― ―感受性、 扰动演化及转捩判据研究 进展. 《空气动力学 学报》 .2020,(第02期), 姚世勇等.飞行高度对高超 声速钝锥边界层 稳定性及转捩的影响. 《宇 航学报》 .2018,(第0 5 期), (续) 审查员 王美娟 (54)发明名称 考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩 预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑头部钝度效应的高 超声速边界层转捩预测方法， 在原始γ ‑Reθ转 捩模型中引入头部钝度雷诺数， 结合风洞试验数 据拟合形成的转捩动量厚度雷诺数修正函数关 系式， 实现对高超声速边界层的转捩预测。 本发 明提供一种考虑头部钝度效应的高超声速边界 层转捩预测方法， 通过在原始γ ‑Reθ转捩模型 用于实际高超声速飞行器的边界层转捩预测时， 引入了头部钝度雷诺数， 考虑了高超声速边界层 “钝度反转 ”机理， 并且 所有计算操作均完全基于 当地变量求解， 适用于大规模并行求解技术和非 结构网格技 术。 [转续页] 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114036869 B 2022.08.12 CN 114036869 B (56)对比文件 孔维萱等.γ -Re_θ模式应用于高速边界层转捩的研究. 《空气动力学 学报》 .2013,(第01 期),2/2 页 2[接上页] CN 114036869 B1.一种考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩预测方法， 其特征在于， 在原始γ ‑Re θ 转捩模型中引入头部 钝度雷诺数Rern， 结合风洞试验数据拟合形成的转捩动量厚度雷诺数 修正函数关系式， 实现对高超声速边界层的转捩预测， 该 方法通过以下步骤实现： 步骤一， 通过 数值求解NS方程得到全流场的基本流场参数； 步骤二， 将第一步得到的流场参数代入原始无修正γ ‑Reθ转捩模型开展数值求解， 计 算得到原 始不考虑钝度效应的γ ‑Reθ 转捩模型中的转捩动量厚度雷诺数Reθto； 步骤三， 结合为以实际飞行器或者模型的头部钝度为参考长度的钝度雷诺数Rern， 开展 考虑头部钝度效应的修 正转捩动量厚度雷诺数Reθt计算； 步骤四， 采用修正后的转捩动量厚度雷诺数Reθt， 重新数值求解γ ‑Reθ转捩模型， 并计 算得到全流场湍流粘性系数； 步骤五， 将全流场的湍流粘性系数代入NS方程重新开展全场迭代求解， 重复以上步骤， 直至计算结果完全收敛， 实现对高超声速边界层的转捩预测； 在步骤三中， 所述Reθt的获取方法包括： S1， 基于实际飞行器或者模型的头部钝度在高超声速条件下的边界层转捩风洞试验数 据， 得到相应的转捩动量厚度雷诺数修 正函数关系式； S2， 基于转捩动量厚度雷诺数修正函数关系式， 以及实际飞行器或者模型的头部钝度 雷诺数Rern， 结合原始无修正γ ‑Reθ 转捩模型中的转捩动量厚度雷诺数Reθto， 得到考虑头部 钝度效应的修 正转捩动量厚度雷诺数Reθt。 2.如权利要求1所述的考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩预测方法， 其特征在 于， 在步骤一中， 所述 转捩动量厚度雷诺数修 正函数关系式为： 其中， 所述Rern01、 Rern02、 h1、 h2为根据高超声速边界层转捩风洞试验数据得到的模型常 数。 3.如权利要求2所述的考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩预测方法， 其特征在 于， 所述模 型常数取值为： Rern01＝41495.05527， Rern02＝42646.18199， h1＝3.98904 ×10‑5， h2＝3.46 553×10‑4。 4.如权利要求1所述的考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩预测方法， 其特征在 于， 在步骤二中， 所述头 部钝度雷诺数Rern的通过以下公式计算得到： Rern＝Rn×Re∞； 其中， 所述Rn 为待预测圆锥模型的头 部半径， 所述Re∞为来流雷诺数。 5.如权利要求1所述的考虑头部钝度效应的高超声速边界层转捩预测方法， 其特征在 于， 在步骤二中， 所述原始无修正γ ‑Reθ转捩模型中的转捩动量厚度雷诺数Reθto通过以下 公式以得到：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114036869 B 3