【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多相流數值模擬，特別涉及燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法、裝置、設備及介質。
技術介紹
1、航空發動機的燃油液滴燃燒是顆粒兩相流問題。燃燒的效率一方面取決于單個燃油液滴本身，另一方面，取決于液滴與湍流的摻混效率。而液滴的摻混效率受湍流渦系結構影響。值得一提的是，湍流的渦系結構演化，又受到液滴團聚和液滴燃燒的反饋影響，兩者是閉環耦合過程。
2、為了優化燃燒室的效率，需要單獨研究各向同性均勻湍流與液滴顆粒的相互作用的動力學過程。最新的研究表明，顆粒團聚和摻混的過程與湍流渦結構演化密切相關，而顆粒團聚和摻混是提高燃燒室燃燒效率的關鍵。顆粒團聚和摻混受到湍流渦結構的影響，而與此同時，湍流渦結構的演化也受到顆粒團聚和摻混過程的反饋調制，兩者是閉環耦合過程。而在航空發動機的燃油液滴燃燒過程中如何準確高效求解燃油液滴和渦結構的多尺度湍流問題，提高求解的收斂速度和數值魯棒性是本領域有待解決的技術問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法、裝置、設備及介質，能夠高效求解燃油液滴和渦結構的多尺度湍流問題，提高求解的收斂速度和數值魯棒性。其具體方案如下：
2、第一方面，本申請公開了一種燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，包括：
3、基于航空發動機的燃油液滴燃燒過程確定對應的燃油液滴-渦兩相流流體的兩相流數值計算請求，以基于所述兩相流數值計算請求中的燃油液滴運動
4、基于目標流體速度矢量和目標燃油液滴運動信息并根據所述顆粒動力學控制方程更新下一時刻的目標燃油液滴運動信息；其中，所述目標燃油液滴運動信息包括燃油液滴速度矢量和燃油液滴位移矢量；
5、對所述渦動力學方程中的渦矢量進行傅里葉變換，得到傅里葉空間中更新后渦矢量；
6、根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量求解與所述渦動力學控制方程關聯的流函數控制方程，以得到相應的基于流函數矢量確定的傅里葉空間中更新后速度矢量；
7、對所述傅里葉空間中更新后速度矢量進行傅里葉逆變換，以得到實數空間中更新后的目標流體速度矢量，并跳轉執行所述基于目標流體速度矢量和目標燃油液滴運動信息并根據所述顆粒動力學控制方程更新下一時刻的目標燃油液滴運動信息的步驟，直至滿足預設迭代條件，停止迭代并輸出相應的不同時刻下的兩相流體數值計算結果。
8、可選的，所述基于所述兩相流數值計算請求中的燃油液滴運動信息和流體信息創建相應的顆粒動力學控制方程，包括：
9、創建相應的顆粒動力學控制方程，其中，所述顆粒動力學控制方程為：
10、；
11、其中，表示任意位置顆粒的速度矢量，表示顆粒位移矢量，表示流體速度矢量，表示不同的矢量方向，且，表示時刻，表示離散時間步大小，表示顆粒中心位置，表示顆粒運動的特征時間，表示顆粒密度，表示顆粒直徑，表示流體動力粘度，表示基于拉格朗日坐標的顆粒群反饋至歐拉坐標上的反饋力。
12、可選的，所述對所述渦動力學方程中的渦矢量進行傅里葉變換，得到傅里葉空間中更新后渦矢量，包括：
13、利用旋度運算方程對所述渦動力學方程中的流體速度矢量進行旋度運算，以得到實數空間中流體的渦矢量；其中，所述旋度運算方程為：
14、；
15、其中，表示實數空間中流體的渦矢量，表示實數空間中的流體速度矢量，表示旋度算子，為以愛因斯坦張量表示的實數空間中三個坐標軸的方向，且的取值為1，2，3；
16、利用傅里葉變換方程對實數空間中流體的渦矢量進行傅里葉變換，以得到傅里葉空間中渦矢量；所述傅里葉變換方程為：
17、；
18、其中，表示實數空間中流體的渦矢量，表示傅里葉空間中更新后渦矢量；
19、利用傅里葉空間的渦動力學方程對所述傅里葉空間中渦矢量進行更新，以得到下一時刻傅里葉空間上任意一點流體的渦矢量。
20、可選的，所述傅里葉空間的渦動力學方程為：
21、；
22、其中，表示時間，表示傅里葉空間中的波數，表示虛數單位，表示實數空間中流體的速度矢量，表示流體運動粘度，表示一般外部源項，?表示誤差幅值因子，下一時刻的渦量可由當前時刻的渦量乘以g獲得；為列維-奇維塔符號，其定義如下：
23、（1）當為1，2，3的偶置換，構成一個偶排列，；
24、（2）當為1，2，3的奇置換，構成一個奇排列，；
25、（3）除為1，2，3的偶置換或為1，2，3的奇置換外，。
26、可選的，所述根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量求解與所述渦動力學方程關聯的流函數控制方程，以得到相應的基于流函數矢量確定的傅里葉空間中更新后速度矢量，包括：
27、創建與所述渦動力學控制方程關聯的流函數控制方程；其中，所述流函數控制方程為；
28、根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量對所述流函數控制方程更新，以根據更新后流函數控制方程求解相應的傅里葉空間中更新后速度矢量。
29、可選的，所述根據更新后流函數控制方程求解相應的傅里葉空間中更新后速度矢量，包括：
30、根據更新后流函數控制方程確定相應的流函數矢量，并將所述流函數矢量代入，以求解相應的傅里葉空間中更新后速度矢量；其中，表示傅里葉空間中更新后速度矢量，表示流函數矢量，表示位移矢量。
31、可選的，所述輸出相應的不同時刻下的兩相流體數值計算結果，包括：
32、輸出基于當前時刻的目標流體速度矢量和目標燃油液滴運動信息的輸入條件下計算的各個時刻的燃油液滴速度矢量、燃油液滴位移矢量以及流體的渦矢量和流體的速度矢量，以確定燃油液滴燃燒過程的湍流渦系結構和燃油液滴的運動狀況；
33、基于所述湍流渦系結構和所述燃油液滴的運動狀況模擬分析判斷燃油液滴燃燒過程的燃油液滴團聚和摻混情況。
34、第二方面，本申請公開了一種燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解裝置，包括：
35、方程創建模塊，用于基于航空發動機的燃油液滴燃燒過程確定對應的燃油液滴-渦兩相流流體的兩相流數值計算請求，以基于所述兩相流數值計算請求中的燃油液滴運動信息和流體信息創建相應的渦動力學方程和顆粒動力學控制方程；
36、顆粒信息更新模塊，用于基于目標流體速度矢量和目標燃油液滴運動信息并根據所述顆粒動力學控制方程更新下一時刻的目標燃油液滴運動信息；其中，所述目標燃油液滴運動信息包括燃油液滴速度矢量和燃油液滴位移矢量；
37、傅里葉變換模塊，用于對所述渦動力學方程中的渦矢量進行傅里葉變換，得到傅里葉空間中更新后渦矢量；
38、速度矢量更新模塊，用于根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量求解與所述渦動力學控制方程關聯的流函數控制方程，以得到相應的基于流函數矢量確定的傅里葉空間中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，基于所述兩相流數值計算請求中的燃油液滴運動信息和流體信息創建相應的顆粒動力學控制方程，包括：
3.根據權利要求2所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述對所述渦動力學方程中的渦矢量進行傅里葉變換，得到傅里葉空間中更新后渦矢量，包括：
4.根據權利要求3所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述傅里葉空間的渦動力學方程為：
5.根據權利要求4所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量求解與所述渦動力學方程關聯的流函數控制方程，以得到相應的基于流函數矢量確定的傅里葉空間中更新后速度矢量，包括：
6.根據權利要求5所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述根據更新后流函數控制方程求解相應的傅里葉空間中更新后速度矢量
7.根據權利要求1至6任一項所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述輸出相應的不同時刻下的兩相流體數值計算結果，包括：
8.一種燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于存儲計算機程序；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任一項所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，基于所述兩相流數值計算請求中的燃油液滴運動信息和流體信息創建相應的顆粒動力學控制方程，包括：
3.根據權利要求2所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述對所述渦動力學方程中的渦矢量進行傅里葉變換，得到傅里葉空間中更新后渦矢量，包括：
4.根據權利要求3所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述傅里葉空間的渦動力學方程為：
5.根據權利要求4所述的燃油液滴燃燒過程的顆粒-渦兩相流流體數值求解方法，其特征在于，所述根據所述傅里葉空間中更新后渦矢量求解與所述渦動力學方程關聯的流函...
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