Способ расчета перемещения поверхности горения вглубь в твердотопливном ракетном двигателе

1. Способ моделирования твердотопливных ракетных энергосистем, включающий следующие этапы:
этап 1: дискретизация геометрической модели заряда твердого топлива твердотопливного ракетного двигателя на модели треугольных кусков и распределение всех треугольных кусков по двум наборам треугольных кусков; при этом набор треугольных кусков, которые начинают гореть в момент воспламенения, обозначается как B, причем все треугольные куски в B объединены в тонкообразную искривленную поверхность; набор всех треугольных кусков в модели обозначен как G, причем все треугольные куски в G объединены в замкнутую геометрию;
этап 2: деление трехмерного ограничивающего прямоугольника, где расположен введенный твердотопливный ракетный двигатель на прямоугольную сетку, при этом координаты каждого узла этой сетки обозначены как x;
этап 3, для набора В треугольных кусков, вычисление на каждом узле прямоугольной сетки кратчайшего расстояния от координаты x узла до любого треугольного куска в наборе В треугольных кусков,
этап 4: вычисление, на основе модели скорости горения твердого топлива, скорости горения r твердого топлива в каждом узле с координатой x;
где r(x)=ap^n, a и n относятся, соответственно, к коэффициенту скорости горения и показателю давления топлива в узле с координатой x, которые получены из физических свойств топлива; p относится к давлению в камере сгорания твердотопливного ракетного двигателя в текущий момент;
этап 5: выполнение вычисления ϕ(x)=ϕ(x)-r(x) на каждом узле и модификация значений функции поля ϕ(x) в каждом узле с координатой x;
этап 6: генерация изоповерхности с ϕ(x)=0, выраженной треугольными кусками, и регистрация набора всех треугольных кусков на этой изоповерхности как I;
этап 7: выполнение геометрических булевых операций, отсечение части за пределами замкнутой геометрии G изоповерхности I и обновление набора I; одновременно с этим, область отсечения I представляет собой область поверхности горения топлива в текущий момент;
этап 8: область каждого треугольного куска t, которая составляет I, умножают на скорость горения в ней и затем умножают на плотность топлива. этим получая скорость образования газа в положении t в текущее время, суммируя данные по скорости образования газа, соответствующие всем треугольным кускам, чтобы получить общую скорость образования газа для твердотопливного ракетного двигателя в текущий момент, регистрируя данные по площади горения и скорости образования газа;
этап 9: вычисление, по данным по площади горения и скорости образования газа и на основе кривой численной внутренней баллистической модели, давления p в камере сгорания твердотопливного ракетного двигателя в текущий момент;
new
new
new
new
new
этап 10: в отношении отсеченной I как начальной поверхности горения, замена набора B набором I на каждом узле прямоугольной сетки, вычисление кратчайшего расстояния от этого узла до набора треугольных кусков B с использованием быстрого алгоритма поля расстояний AABB, чтобы сформировать новую функцию поля кратчайших расстояний ϕ(x), определяемую на всех узлах прямоугольной сетки; перемещение по всем узлам сетки для проверки, меньше ли соответствующая функция ϕ(x) нуля; если да, то модификация значения φ(x) до -|φ(x)|; в заключение, замена первоначальной φ(x) модифицированной ϕ(x);
new
этап 11: основываясь на новой ϕ(x), полученной на этапе 10, и новом p, полученном на этапе 9, повторение этапов 4-10 до тех пор, пока I не будет содержать треугольных кусков; в этот момент шашка топлива полностью выгорает;
результатами расчета перемещения поверхности горения вглубь являются кривая изменений площади горения, кривая скорости образования газа и кривая изменений давления p со временем.
2. Способ расчета перемещения вглубь поверхности горения в твердотопливном ракетном двигателе по п. 1, в котором на этапе 2 трехмерный ограничивающий прямоугольник, где расположен введенный твердотопливный ракетный двигатель, также может быть разделен на подходящую к корпусу конструкцию или неструктурированную сетку, в этом случае на этапе 6 выбирают другие алгоритмы извлечения изоповерхности типа сетки.
3. Способ расчета перемещения вглубь поверхности горения в твердотопливном ракетном двигателе по п. 1, в котором этап 7 состоит в следующем:
перемещение по всем треугольным кускам t в I и определение, находится ли t внутри G;
если t находится внутри G, то ничего не делается;
удаление t из I, если t находится снаружи замкнутой геометрии, выраженной как G;
если t пересекает несколько треугольников в G, деление t на "части внутри G" и "части снаружи G" по линии пересечения и деление "частей внутри G" на несколько треугольников, добавление этих треугольников в I и удаление t из I.