(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211089524.3 (22)申请日 2022.09.07 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 屈峰　刘青松　周伯霄　孙迪　 白俊强　 (74)专利代理 机构 西安匠星互智知识产权代理 有限公司 612 91 专利代理师 陈星 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于高超声速飞行器的高精度数值 模拟方法 (57)摘要 本发明提出一种适用于高超声速飞行器的 高精度数值模拟方法， 首先建立高超声速飞行器 几何模型与计算域， 并划分和读取高超声速飞行 器计算网格， 获得网格信息并根据来流条件赋予 初值； 再对控制方程进行离散， 得到有限体积形 式的半离散格式； 之后根据高超声速飞行器计算 域中网格单元均值获得网格单元界面两侧的重 构值； 利用所有网格单元界面两侧的重构值， 获 得高超声速流场中所有网格单元界面高斯点处 的重构值用于多维黎曼求解器； 利用得到的多维 黎曼求解器求得界面通量； 根据界面通量确定残 差， 并进行时间推进求解， 得到最终的高超声速 飞行器流场。 本发明能够为更加精 准的高超声速 数值模拟任务和 高超声速飞行器设计工作提供 技术支撑。 权利要求书7页 说明书22页 附图6页 CN 115496006 A 2022.12.20 CN 115496006 A 1.一种适用于高超声速飞行器的高精度数值模拟方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1： 建立高超声速飞行器几何模型与计算域， 并划分和读取高超声速飞行器计算网 格， 获得网格信息并根据来 流条件赋予初值； 步骤2： 对 控制方程进行离 散， 得到有限体积形式的半离 散格式； 步骤3： 根据高超声速飞行器 计算域中网格单 元均值获得网格单 元界面两侧的重构值； 步骤4： 利用步骤3中所有网格单元界面两侧的重构值， 获得高超声速流场中所有网格 单元界面高斯 点处的重构值用于多维黎曼求 解器； 步骤5： 利用步骤4得到的多维黎曼求 解器求得界面 通量； 步骤6： 根据步骤5得到的界面通量确定残差， 并进行时间推进求解， 得到最终的高超声 速飞行器流场。 2.根据权利要求1所述一种适用于高超声速飞行器的高精度数值模拟方法， 其特征在 于： 所述步骤2包括以下内容： 飞行器绕流 微分形式控制方程如下： 其中， t表示时间， x,y分别表示 高超声速飞行器计算域中的横坐标和纵坐标， q是守恒变量， f 和g表示x和y方 向的通量， ρ,u,v,p,E分别表示高超声速流场密度、 x方 向速度， y方 向速度， 压强和能量； 对通量项进行空间离 散得到： 其中i， j是网格单元节点编号， Δx,Δy分别表示计算域 中单个网格在x方向和y方向的 宽度； fi+1/2,j和gi,j+1/2分别为x方向和y方向的界面通量， 由高阶重构格式和多维黎 曼求解器 求解得到。 3.根据权利要求1所述一种适用于高超声速飞行器的高精度数值模拟方法， 其特征在 于： 步骤3中， 对于结点编号为i,j的网格单元Vi,j， 其单元均值为 则利用单元均值 沿x方 向重构获得界面i+1/2左右两侧的均值 和 利用单元均值沿y方向重构获得界面 j+1/2两侧的均值 和 4.根据权利要求3所述一种适用于高超声速飞行器的高精度数值模拟方法， 其特征在 于： 步骤3中， 对于结点编号为i,j的网格单元Vi,j， 计算 时， 沿x方向建立三个子模板如 下：权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 115496006 A 2S0＝{Vi‑2,j,Vi‑1,j,Vi,j},S1＝{Vi‑1,j,Vi,j,Vi+1,j},S2＝{Vi,j,Vi+1,j,Vi+2,j} 将计算域的全局坐标转换为单元内的局部坐标， 记插值点横坐标为xG＝xi‑1/2+α Δx， 其 中xi‑1/2,j表示单元Vi,j左侧界面的横坐标， Δx表示单元Vi,j在x方向的宽度； α在单元Vi,j中 的取值范围为α∈[0,1]， 转换坐标后每个子模板的插值多项式记为 对于 取α ＝1， 各插值多 项式如下： 计算每个多项式对应的光滑因子IS0,IS1,IS2： 计算理想 权重γ0,γ1,γ2， 和无振荡权 重 τ5＝|IS0‑IS2| 其中， τ5均表示中间计算变量， 无特别物 理意义， ε表示一个小量常数， 用于避免 分母为零， 最后得到 重构值 计算 时， 沿x方向建立以Vi+1,j为中心的模板， 并令α ＝0； 计算 时， 沿y方向建 立以Vi,j为中心的模板， 并令α ＝1； 计算 时， 沿y方向建立以Vi,j+1为中心的模板， 并令α权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 115496006 A 3