高速流场环境下轴类结构温度估算方法与流程

技术特征：
1.一种高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，所述高速流场环境下轴类结构温度估算方法包括：基于简化模型采用cfd方法进行气动热仿真计算；根据所述气动热仿真计算的结果结合实际轴类结构模型以获取修正后的冷壁热流密度；根据所述气动热仿真计算的结果及修正后的冷壁热流密度进行轴类结构瞬态传热cae仿真分析以获取轴类结构的温度。2.根据权利要求1所述的高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，所述基于简化模型采用cfd方法进行气动热仿真计算包括：1.1)构建二维圆模型，所述二维圆模型以轴类结构典型半径r为半径，圆心为右手直角坐标系的原点o，x轴与气流来流方向同向，y轴垂直向上；1.2)在所述二维圆模型的基础上，开展二维cfd计算获取所述二维圆模型上各处冷壁热流密度和恢复焓；1.3)根据所述二维圆模型上各处冷壁热流密度和恢复焓进行最小二乘法拟合以获取各处冷壁热流密度、恢复焓与x轴坐标的函数关系式。3.根据权利要求2所述的高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，根据所述气动热仿真计算的结果结合实际轴类结构模型以获取修正后的冷壁热流密度包括：2.1)构建三维轴类结构有限元模型，所述三维轴类结构有限元模型基于二维圆模型坐标系oxy以右手定则建立三维直角坐标系oxyz，z轴与轴类结构的轴线重合；2.2)将轴类结构表面各单元积分点等效到二维圆模型上以获取各单元积分点等效到二维圆上的x轴坐标值；2.3)根据各单元积分点等效到二维圆上的x轴坐标值结合步骤1.3)中的冷壁热流密度、恢复焓与x轴坐标的函数关系式获取轴类结构表面各单元积分点的冷壁热流密度q
cooli
和恢复焓h
ri
；2.4)对轴类结构表面各单元积分点的冷壁热流密度q
cooli
进行修正，以获取修正后的轴类结构表面单元积分点的冷壁热流密度。4.根据权利要求3所述的高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，步骤2.2)中，根据获取各单元积分点等效到二维圆上的x轴坐标值，其中，x
i
为第i个单元积分点等效到二维圆上的x轴坐标值，x
io
和y
io
分别为三维轴类结构有限元模型第i个单元积分点的x轴坐标值和y轴坐标值，i＝1,2,3...。5.根据权利要求4所述的高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，步骤2.4)中，根据对轴类结构表面各单元积分点的冷壁热流密度q
cooli
进行修正，其中，q
coolxi
为第i个单元积分点修正后的冷壁热流密度。6.根据权利要求5所述的高速流场环境下轴类结构温度估算方法，其特征在于，根据所述气动热仿真计算的结果及修正后的冷壁热流密度进行轴类结构瞬态传热cae仿真分析以获取轴类结构的温度具体包括：
3.1)以轴类结构表面各单元积分点修正后的冷壁热流密度q
coolxi
和恢复焓h
ri
作为输入，通过插值算法获取任意计算时刻的冷壁热流密度和恢复焓；3.2)结合流场参数，通过冷热壁热流密度转换公式，获取任意计算时刻加载到轴类结构表面的热壁热流密度；3.3)以任意计算时刻的热壁热流密度作为输入，进行轴类结构瞬态传热cae仿真分析以获取轴类结构温度。

技术总结
本发明提供了一种高速流场环境下轴类结构温度估算方法，该高速流场环境下轴类结构温度估算方法包括：基于简化模型采用CFD方法进行气动热仿真计算；根据气动热仿真计算的结果结合实际轴类结构模型以获取修正后的冷壁热流密度；根据气动热仿真计算的结果及修正后的冷壁热流密度进行轴类结构瞬态传热CAE仿真分析以获取轴类结构的温度。应用本发明的技术方案，能够解决现有技术无法适应在资源有限条件下快速估算高速流场环境下轴类结构温度的技术问题。术问题。术问题。


技术研发人员：李小婷 高勇 杨正玺 洪苇江 邹鸿超
受保护的技术使用者：北京机电工程研究所
技术研发日：2021.11.04
技术公布日：2022/3/15