厦门大学朱呈祥获国家专利权
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龙图腾网获悉厦门大学申请的专利基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118457932B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410172959.7,技术领域涉及:B64F5/00;该发明授权基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法是由朱呈祥;胡婉儿;蔡泽君;余耀堃;尤延铖设计研发完成,并于2024-02-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法在说明书摘要公布了:基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法,涉及应用于高超声速飞行器的宽速域进气道领域。将吻切理论与双设计点反设计方法相结合,在不同吻切平面内采用双设计点反设计方法构造基本流场,进而形成宽速域双设计点三维内收缩进气道反设计方法。将入口形状曲线设计为任意曲率连续的曲线,扩大入口形状曲线的设计自由度;应用吻切理论将入口形状曲线离散成若干个点,构建吻切平面,在若干个吻切平面中基于双设计点反设计方法设计基本流场,实现在不同吻切面内同时根据高低马赫数流量需要开展宽速域双设计点三维内收缩进气道反设计;通过作动变构型面,实现进气道在低马赫数下的起动并且具有预期的流量捕获能力。
本发明授权基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法在权利要求书中公布了:1.基于吻切理论的双设计点三维内收缩进气道反设计方法,其特征在于先将入口形状曲线设计为任意曲率连续的曲线,以扩大入口形状曲线的设计自由度;再应用吻切理论将入口形状曲线离散成若干个点,构建吻切平面;然后,在若干个吻切平面中基于双设计点反设计方法设计基本流场,以实现在不同吻切面内同时根据高低马赫数流量需要开展宽速域双设计点三维内收缩进气道反设计;最后,通过作动变构型面,实现进气道在低马赫数下的起动并且具有预期的流量捕获能力; 所述方法具体包括以下步骤: 1给定曲率连续变化的入口形状上表面曲线、入口形状下表面型线和两段侧面径向线;将入口形状上表面曲线进行离散,确定各个离散点的曲率中心,由各离散点的曲率中心、曲率半径和来流方向定义一个吻切平面,根据入口形状对应的最大曲率半径值将各离散点曲率半径无量纲化,即无量纲化后最大曲率半径值为R1=1,其余吻切面曲率半径Ri=[0,1]; 2获得一系列无量纲吻切平面后,以曲率中心为对称轴、当地入口形状曲率半径为激波前缘点构造子母基本流场;其中在最大曲率半径的吻切平面内构造的基本流场为母基本流场,入射激波前缘点高度为Ri=[0,1]的基本流场为子基本流场; 3各个离散点的曲率半径与步骤1中给定的入口形状下表面型线相交,相交点到各离散点曲率中心的距离为各个吻切基本流场的中心体高度; 4将入口上表面曲线上各个离散点的曲率半径Ri反向延伸,截取Ri*距离,使Ri+Ri*=R1;连接各个离散点曲率半径的延长线上Ri*端点,构建出设计截面的激波轮廓曲线; 5在吻切基本流场中给定低马赫数入射激波形状、低马赫数流量捕获系数和高马赫数来流条件计算得到吻切基本流场的低马赫壁面母线、高马赫数入射激波形状和唇流线;给定高马赫数反射激波参数计算得到吻切基本流场的高马赫壁面母线; 6在入射激波前缘点高度R1=1处给定低马赫入射激波形状,其余吻切平面内,截取部分R1处的低马赫入射激波形状作为该吻切基本流场的低马赫入射激波形状,保持Ri至当地中心体高度范围内的低马赫数入射激波形状与R1处给定的低马赫入射激波形状相同,并求解以Ri为入射激波前缘的低马赫数基本流场部分区域和部分低马赫壁面母线; 7在Ri=[0,1]的吻切平面内,根据步骤6中所得低马赫数基本流场部分区域和低马赫数流量捕获系数确定当地吻切基本流场中唇流线的起始点坐标;通过流线追踪法得到波后流场中的部分唇流线; 8结合给定的高马赫数来流条件和步骤6中的部分低马赫数壁面母线计算得到吻切基本流场的部分高马赫数入射激波形状,和对应的波后流场; 9在步骤6得到的部分低马赫数壁面母线末端用预估校正的方式设计一段壁面母线,并得到该段壁面母线对应的高低马赫数流场区域,以及在该流场中的高马赫数入射激波形状和低马赫数唇流线;两者交于唇口点,唇口点高度为当地吻切平面高马赫数基本流场的中心体高度;该段壁面母线与步骤6中的低马赫数壁面母线即为当地吻切基本流场中的低马赫数壁面母线; 10在步骤9所得的高马赫数流场基础上,根据给定的高马赫数反射激波计算对应的波前和波后流场;波前流场的上边界为吻切基本流场的高马赫数壁面母线;波后流场的下边界则为吻切基本流场的下壁面母线;至此,在该吻切平面内基于双设计点反设计方法设计的基本流场构造完成; 11将各个吻切基本流场的低马赫壁面母线周向拼接即为宽速域双设计点三维内收缩进气道的基础压缩型面;类似的,各吻切基本流场的高马赫数壁面母线周向拼接即为进气道的变构型面;各吻切基本流场的下壁面母线周向拼接即为进气道的下表面,两个侧壁面则由进气道的基础压缩型面和下表面的边界以及高马赫数入射激波围成; 12将变构型面绕母基本流场的低马赫数壁面母线下游端点旋转开合进行几何调节。
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