(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 202210993903.9 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 西安近代化学研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路168号 (72)发明人 张晓宏　魏然　李宏岩　胡少青　 王中　张崇民　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 孙雅静 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于最短火焰路径的组合装药转级燃 面计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于最短火焰路径的组合 装药转级燃面计算方法， S1： 根据组合装药的三 维图， 进行组合装药的交界面和初始燃面的标 记， 在交界面和初始 燃面上取均布的离散点； S2： 初步计算由初始燃面到达各离散点的火焰到达 时间； S3： 基于笛卡尔网格和火焰达到时间， 解算 各个时刻的燃面实际形状， 得到组合装药的燃 面。 本发明面向使用多种推进剂组合装药的固体 火箭发动机， 能够基于装药几何结构设计方案， 对组合装药在转级阶段的燃面 ‑肉厚关系进行精 确计算， 达到准确预估组合装药动态燃烧过程的 目的。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115526025 A 2022.12.27 CN 115526025 A 1.一种基于最短火焰路径的组合装药转级燃面计算方法， 其特 征在于， 包括： S1： 根据组合装药的三维图， 进行组合装药的交界面和初始燃面的标记， 在交界面和初 始燃面上 取均布的离 散点； S2： 初步计算由初始燃面到达各离散点的火焰到达时间； 检查从初始燃面到各离散点 之间是否有 更短路径； 如果有 更短路径， 则选择更短路径对应的火焰到达时间； 如果没有 更 短路径则选择当前的火焰达 到时间； S3： 划分药柱的空间笛卡尔网格， 并计算每个网格节点对应的火焰到达时间， 基于笛卡 尔网格和火焰达 到时间， 解 算各个时刻的燃面实际形状， 得到组合装药的燃面。 2.根据权利要求1所述的基于最短火焰路径的组合装药转级燃面计算方法， 其特征在 于， 所述的S1具体包括： S1.1： 设组合装药共有 n块独立装药， 令其中的每一块装药为三维 几何体Gi， 1<i<n； 对于 任一装药Gi， 记其初始燃面 为Ii； 装药Gi与另一块装药Gj的交界面 为Fij； S1.2： 基于发动机的实际平均 工作压强 其中ai是装药Gi的燃速系数， ni是 装药Gi的压强指数， Bi为Gi装药的平均燃烧速度； S1.3： 在所有初始燃面Ii以及交界面Fij上取相对均布的离散点， 并记录其三维坐标； 由 初始燃面 Ii离散得到的点 集记为Si， 由交界面Fij离散得到的点 集记为Pij。 3.根据权利要求1或2所述的基于最短火焰 路径的组合装药转级燃面计算方法， 其特征 在于， 所述的S2具体包括： 均布的离散点的火焰最短路径到达耗时为 发动机开始工作的时刻记为零时刻； 由于Si中的所有点均在零时刻被点燃， 有 对于Pij中的点， 遍历所有Pij集合中的所有点， 对每一个点记为 按顺序执 行如下操作： a)获取与 点相邻的两块装药记为装药Gi1和装药Gi2， 装药Gi1和装药Gi2所对应的燃烧 表面点集记为Si1和Si2； b)计算 点对应的火焰到 达耗时 其中， Bi1和Bi2分别为Gi1和Gi2装药所对应的平均燃烧速度， vk表示点集Si1及点集Si2两个 点集中任意 一点的坐标。 4.根据权利要求3所述的基于最短火焰路径的组合装药转级燃面计算方法， 其特征在 于， 对计算得到的 点对应的火焰到 达耗时 进行更新替换， 具体包括： 再次遍历所有Pij集合中的所有点： a)获取与 点相邻的装 药Gi1和装药Gi2所对应的， 除去 所在的Pij集合之外的所有装 药权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115526025 A 2界面的点集的并集Qi， 集合计算公式为： 即Qi包含装药 Gi1、 Gi2与其它所有装药交 界面所对应的点 集， 但装药Gi1和Gi2的交界面除外； b)计算 点对应的“火焰到达耗时 ” 如果该值小于首 次计算所算得的数值， 则以 更小的数值代替首次计算得到的 数值： 其中， BQ表示从 点到 点的直线段所在的装药几何体的平均燃烧 速度， 考虑Qi集合的 计算方式， 点必定在装药Gi1和Gi2的表面上， 故BQ的取值只可能是B1或B2； 至此， 的值计算完成。 5.根据权利要求1或2所述的基于最短火焰 路径的组合装药转级燃面计算方法， 其特征 在于， 所述的S3具体包括： S3.1： 在三维空间内划分能够完全包纳组合装药的笛卡尔网格， 记其中每个网格点的 坐标为 进一步计算每 个网格点所对应的 “火焰到达耗时” 其方法为： a)对于处于任何一块装装药之外的点 有 在计算机计算时则设置一个大 于固体火箭发动机 工作总时间的数； b)对于处于某一 块装药Gi内部的点 平均燃速为Bi， 有： c)如果点 恰好处于两块装药的交界面上， 则基于将这两块装药分别做为上述b)步骤 中的Gi， 分别计算 并取最小值作为最终的 至此， 完成了所有笛卡尔网格节点上 的 的计算； S3.2： 对固体火箭发动机组合装药燃面， 计算t时刻固体火箭发动机中各块装药的燃烧 表面面积Ai， 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115526025 A 3