【技術實現步驟摘要】
本申請涉及容冰飛行技術，特別涉及一種過冷液滴結冰仿真方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、飛行結冰問題嚴重影響飛機的安全適航，結冰數值仿真技術是容冰飛行智能防除冰設計的關鍵技術之一，對過冷液滴結冰仿真是保障飛行安全的重要手段。復雜幾何外形飛機在高雷諾數湍流條件下巡航導致計算量大，難以獲得準確氣動信息，再加上結冰問題的耦合，使得結冰的數值仿真更加困難。目前，通常采用的貼體網格和非結構網格結合的復雜幾何外形前處理技術，網格處理過程復雜，并且傳統的結冰仿真軟件通常采用1d(即1維)結冰模型來模擬結冰過程，這使得結冰求解器模塊與貼體網格技術耦合，處理過程復雜。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請的目的在于提供一種過冷液滴結冰仿真方法、裝置、設備及介質，能夠提升過冷液滴結冰仿真效率。其具體方案如下：
2、第一方面，本申請公開了一種過冷液滴結冰仿真方法，包括：
3、利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定飛機的繞流流場的速度場信息；
4、在所述三維笛卡爾坐標系下基于所述速度場信息確定所述飛機周圍所有過冷液滴的瞬時位置、速度矢量以及反彈速度矢量；
5、基于所述速度場信息、所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量計算結冰相變過程。
6、可選的，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，還包括：
7、基于邊界條件采用半隱式時間推進的
8、可選的，所述基于邊界條件采用半隱式時間推進的方式更新所述繞流流場靠近壁面的速度，包括：
9、基于滑移長度、壁面法向速度梯度對壁面的滑移速度進行修正；
10、基于邊界條件以及修正后的滑移速度，采用半隱式時間推進的方式更新所述繞流流場靠近壁面的速度。
11、可選的，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，包括：
12、利用湍流模型對數值特征粘度進行修正；
13、基于格子玻爾茲曼方法，利用修正后的數值特征粘度并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息。
14、可選的，所述基于所述速度場信息、所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量計算結冰相變過程，包括：
15、基于所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量確定液滴撞擊液膜帶來的液膜質量變化量；
16、基于所述速度場信息、液滴撞擊液膜帶來的液膜質量變化量、過冷液膜結冰相變帶來的熱量變化量計算結冰相變過程。
17、可選的，所述基于所述速度場信息、液滴撞擊液膜帶來的液膜質量變化量、過冷液膜結冰相變帶來的熱量變化量計算結冰相變過程，包括：
18、利用氣、液、固三相對流擴散傳熱控制方程以及預設公式計算結冰相變過程；
19、其中，氣、液、固三相對流擴散傳熱控制方程為：
20、
21、λ*＝ψ·λice+(1-ψ)φ·λwater+(1-φ)·λgas；
22、ψ＝1,t＝0
23、∑q|0＜ψ＜1表示過冷液膜結冰相變帶來的熱量變化量，λ*表示表觀傳熱系數，λice表示冰的傳熱系數，λwater表示過冷水的傳熱系數，λgas表示氣體傳熱系數，t表示計算域溫度；表示速度場信息，上標表示網格濾波，x為空間變量，下標j＝1,2,3為愛因斯坦啞標，xj分別表示笛卡爾空間的三個方向，t表示時間，為偏導數符號，表示梯度矢量算子，ψ表示液固兩相相函數，φ表示氣液兩相相函數；
24、所述預設公式為：
25、
26、∑mdroplet表示液滴撞擊液膜帶來的液膜質量變化量，ρice表示冰的密度，lf表示冰的潛熱，f(ψ,φ)＝0表示相同質量的冰和水的體積轉化關系，n表示時刻，ρwater表示冷水的密度，φn+1表示n+1時刻的氣液兩相相函數，λ*表示表觀傳熱系數。
27、可選的，還包括：
28、將過冷液滴結冰仿真任務分解為m個子任務，利用m個cpu并行執行子任務；每個cpu將子任務分解為n個，利用n個gpu并行處理。
29、第二方面，本申請公開了一種過冷液滴結冰仿真裝置，包括：
30、速度場信息確定模塊，用于利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定飛機的繞流流場的速度場信息；
31、過冷液滴信息確定模塊，用于在所述三維笛卡爾坐標系下基于所述速度場信息確定所述飛機周圍所有過冷液滴的瞬時位置、速度矢量以及反彈速度矢量；
32、結冰相變過程計算模塊，用于基于所述速度場信息、所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量計算結冰相變過程。
33、第三方面，本申請公開了一種電子設備，包括存儲器和處理器，其中：
34、所述存儲器，用于保存計算機程序；
35、所述處理器，用于執行所述計算機程序，以實現前述的過冷液滴結冰仿真方法。
36、第四方面，本申請公開了一種計算機可讀存儲介質，用于保存計算機程序，其中，所述計算機程序被處理器執行時實現前的過冷液滴結冰仿真方法。
37、通過以上方案可知，本申請提供了一種過冷液滴結冰仿真方法，包括：利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定飛機的繞流流場的速度場信息；在所述三維笛卡爾坐標系下基于所述速度場信息確定所述飛機周圍所有過冷液滴的瞬時位置、速度矢量以及反彈速度矢量；基于所述速度場信息、所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量計算結冰相變過程。
38、可見，本申請的有益效果為：利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定飛機的繞流流場的速度場信息，進一步的，在三維笛卡爾坐標系下基于速度場信息確定飛機周圍所有過冷液滴的瞬時位置、速度矢量以及反彈速度矢量，進而采用這些三維數據計算結冰相變過程，摒棄了復雜幾何外形采用貼體網格和非結構網格的網格處理方式，大大簡化網格處理過程，直接基于笛卡爾坐標系，不再需要笛卡爾坐標系和局部坐標系的相互轉換。并且，使用湍流模型，用比較粗的網格去求解，仍然能獲得和細網格相當的精度，極大的減少了運算量，進而基于三維數據計算結冰相變過程，無需與貼體網格技術耦合，簡化了網格有關的處理過程，能夠提升過冷液滴結冰仿真效率。
39、相應地，本申請提供的一種過冷液滴結冰仿真裝置、設備及可讀存儲介質，也同樣具有上述技術效果。
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1.一種過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，還包括：
3.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述基于邊界條件采用半隱式時間推進的方式更新所述繞流流場靠近壁面的速度，包括：
4.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，包括：
5.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述基于所述速度場信息、所述瞬時位置、所述速度矢量以及所述反彈速度矢量計算結冰相變過程，包括：
6.根據權利要求5所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述基于所述速度場信息、液滴撞擊液膜帶來的液膜質量變化量、過冷液膜結冰相變帶來的熱量變化量計算結冰相變過程，包括：
7.根據權利要求1至6任一項所述的一種過冷液滴結冰仿真方法，其特
8.一種過冷液滴結冰仿真裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，其中：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于保存計算機程序，其中，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至7任一項所述的過冷液滴結冰仿真方法。
...【技術特征摘要】
1.一種過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，還包括：
3.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述基于邊界條件采用半隱式時間推進的方式更新所述繞流流場靠近壁面的速度，包括：
4.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述利用湍流模型以及格子玻爾茲曼方法并按照粗網格在三維笛卡爾坐標系下確定所述飛機的繞流流場的速度場信息，包括：
5.根據權利要求1所述的過冷液滴結冰仿真方法，其特征在于，所述基于所述速度場...
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