本發(fā)明涉及液滴測量領(lǐng)域，特別涉及一種變形液滴的系數(shù)測量方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、結(jié)冰風(fēng)洞中需要模擬云霧液滴群的生成，其基本流程是：首先在結(jié)冰風(fēng)洞中生成常溫狀態(tài)下的液滴群，然后通過風(fēng)洞加速使液滴群在加速過程中降溫達(dá)到高空大氣的過冷狀態(tài)，從而使結(jié)冰風(fēng)洞生成過冷云霧。實(shí)際上，液滴在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)發(fā)生變形，變形會(huì)導(dǎo)致液滴內(nèi)流和尾流發(fā)生變化，從而進(jìn)一步改變液滴的阻力系數(shù)和傳熱系數(shù)。由于變形液滴在結(jié)冰風(fēng)洞中的冷卻過程是結(jié)冰風(fēng)洞生成過冷云霧的重要環(huán)節(jié)，而目前的過冷液滴預(yù)測大多依賴于液滴是圓球的半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，準(zhǔn)確性有待提高，因此，如何自主研發(fā)且準(zhǔn)確估算變形液滴的冷卻過程是目前有待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種變形液滴的系數(shù)測量方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，能夠自主研發(fā)變形液滴的阻力系數(shù)和傳熱系數(shù)的非接觸測量，從而更準(zhǔn)確地估算變形液滴的冷卻過程。其具體方案如下：

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種變形液滴的系數(shù)測量方法，包括：

3、將結(jié)冰風(fēng)洞中流體的當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數(shù)之間的耦合關(guān)系式，以更新所述流體的當(dāng)前渦矢量、當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)；

4、基于更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定相應(yīng)的表觀熱擴(kuò)散系數(shù)，并利用所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)和更新后的當(dāng)前速度矢量更新所述流體的當(dāng)前溫度；

5、在基于所述結(jié)冰風(fēng)洞預(yù)先確定的立方體計(jì)算域中，根據(jù)更新后的當(dāng)前速度矢量測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前阻力系數(shù)，并根據(jù)更新后的當(dāng)前溫度測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前傳熱系數(shù)，以基于當(dāng)前阻力系數(shù)和當(dāng)前傳熱系數(shù)確定所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前冷卻狀態(tài)。

6、可選的，所述基于更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定相應(yīng)的表觀熱擴(kuò)散系數(shù)，包括：

7、根據(jù)液體和氣體的熱容以及更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定所述流體的表觀熱容，并根據(jù)液體和氣體的熱導(dǎo)系數(shù)以及更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定所述流體的表觀熱導(dǎo)系數(shù)；

8、基于所述流體的表觀密度、所述表觀熱容和所述表觀熱導(dǎo)系數(shù)確定相應(yīng)的表觀熱擴(kuò)散系數(shù)；所述表觀密度為根據(jù)液體和氣體的密度以及更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定的密度；

9、其中，所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)的確定公式為：；表示表觀熱擴(kuò)散系數(shù)，表示表觀熱導(dǎo)系數(shù)，表示表觀熱容，表示表觀密度。

10、可選的，所述利用所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)和更新后的當(dāng)前速度矢量更新所述流體的當(dāng)前溫度，包括：

11、利用所述流體的當(dāng)前位移矢量、所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)和更新后的當(dāng)前速度矢量更新所述流體的當(dāng)前溫度；

12、其中，溫度的更新公式為：；t表示溫度，t表示時(shí)間，表示位移矢量，表示速度矢量，表示表觀熱擴(kuò)散系數(shù)；并且，溫度的更新公式采用愛因斯坦求和約定，表示三個(gè)不同的方向。

13、可選的，所述根據(jù)更新后的當(dāng)前速度矢量測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前阻力系數(shù)，包括：

14、利用遠(yuǎn)前方來流參數(shù)和特征面積并基于更新后的當(dāng)前速度矢量測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前阻力系數(shù)；所述遠(yuǎn)前方來流參數(shù)包括遠(yuǎn)前方來流密度和遠(yuǎn)前方來流速度，所述特征面積為所述立方體計(jì)算域中與來流方向垂直的橫截面的面積；

15、其中，阻力系數(shù)的測量公式為：

16、；

17、表示阻力系數(shù)，表示遠(yuǎn)前方來流密度，表示遠(yuǎn)前方來流速度，s表示特征面積且，和表示所述立方體計(jì)算域中與來流方向垂直的橫截面的長度和寬度，表示在所述立方體計(jì)算域?qū)?yīng)的三個(gè)不同方向上的速度矢量。

18、可選的，所述根據(jù)更新后的當(dāng)前溫度測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前傳熱系數(shù)，包括：

19、根據(jù)所述變形液滴的最大徑長、溫度變化量、更新后的當(dāng)前溫度、更新后的當(dāng)前速度矢量和更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前傳熱系數(shù)；所述溫度變化量為所述流體吹過所述結(jié)冰風(fēng)洞中的液滴群后基于所述液滴群前后位置處的溫度確定的變化量；

20、其中，傳熱系數(shù)的測量公式為：

21、；

22、表示傳熱系數(shù)，表示變形液滴的最大徑長，表示溫度變化量，表示氣液相函數(shù)，表示表觀密度，表示表觀熱容，t表示溫度，表示速度矢量，表示位移矢量，表示表觀熱導(dǎo)系數(shù)，表示所述立方體計(jì)算域的長度，高度，寬度；并且，傳熱系數(shù)的測量公式采用愛因斯坦求和約定，表示三個(gè)不同的方向。

23、可選的，所述將結(jié)冰風(fēng)洞中流體的當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數(shù)之間的耦合關(guān)系式，以更新所述流體的當(dāng)前渦矢量、當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)，包括：

24、將結(jié)冰風(fēng)洞中流體的當(dāng)前速度矢量、當(dāng)前氣液相函數(shù)和當(dāng)前位移矢量輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數(shù)之間的耦合關(guān)系式，以基于當(dāng)前速度矢量、當(dāng)前位移矢量和旋度算子確定當(dāng)前渦矢量，并利用所述流體的表觀運(yùn)動(dòng)粘度和表面張力矢量更新當(dāng)前渦矢量；

25、基于當(dāng)前位移矢量和更新后的當(dāng)前渦矢量確定流函數(shù)矢量，并基于當(dāng)前位移矢量和當(dāng)前速度矢量確定速度勢函數(shù)，以利用所述流函數(shù)矢量和所述速度勢函數(shù)更新當(dāng)前速度矢量，并利用當(dāng)前位移矢量和更新后的當(dāng)前速度矢量更新當(dāng)前氣液相函數(shù)；

26、其中，所述表觀運(yùn)動(dòng)粘度為根據(jù)所述流體的表觀動(dòng)力粘度和表觀密度確定的運(yùn)動(dòng)粘度，所述表觀動(dòng)力粘度為根據(jù)液體和氣體的動(dòng)力粘度以及當(dāng)前氣液相函數(shù)確定的動(dòng)力粘度，所述表觀密度為根據(jù)液體和氣體的密度以及當(dāng)前氣液相函數(shù)確定的密度；所述表面張力矢量為根據(jù)表面張力系數(shù)、曲率系數(shù)、當(dāng)前位移矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)確定的矢量，所述曲率系數(shù)為根據(jù)氣液界面法矢量和當(dāng)前位移矢量確定的系數(shù)，所述氣液界面法矢量為根據(jù)當(dāng)前位移矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)確定的矢量。

27、可選的，所述耦合關(guān)系式，包括：

28、；

29、；

30、；

31、；

32、；

33、其中，所述耦合關(guān)系式采用愛因斯坦求和約定，并且表示三個(gè)不同的方向，表示三個(gè)不同的方向，表示三個(gè)不同的方向，均表示渦矢量，表示旋度算子，均表示速度矢量，均表示位移矢量，t表示時(shí)間，表示表觀運(yùn)動(dòng)粘度，表示表面張力矢量，均表示流函數(shù)矢量，表示速度勢函數(shù)，表示氣液相函數(shù)。

34、第二方面，本技術(shù)提供了一種變形液滴的系數(shù)測量裝置，包括：

35、第一更新模塊，用于將結(jié)冰風(fēng)洞中流體的當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數(shù)之間的耦合關(guān)系式，以更新所述流體的當(dāng)前渦矢量、當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)；

36、第二更新模塊，用于基于更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定相應(yīng)的表觀熱擴(kuò)散系數(shù)，并利用所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)和更新后的當(dāng)前速度矢量更新所述流體的當(dāng)前溫度；

37、系數(shù)測量模塊，用于在基于所述結(jié)冰風(fēng)洞預(yù)先確定的立方體計(jì)算域中，根據(jù)更新后的當(dāng)前速度矢量測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前阻力系數(shù)，并根據(jù)更新后的當(dāng)前溫度測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前傳熱系數(shù)，以基于當(dāng)前阻力系數(shù)和當(dāng)前傳熱系數(shù)確定所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前冷卻狀態(tài)。

38、第三方面，本技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括：

39、存儲(chǔ)器，用于保存計(jì)算機(jī)程序；

40、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)前述的變形液滴的系數(shù)測量方法。

41、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于保存計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述的變形液滴的系數(shù)測量方法。

42、本技術(shù)中，將結(jié)冰風(fēng)洞中流體的當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)輸入至速度矢量、渦矢量和氣液相函數(shù)之間的耦合關(guān)系式，以更新所述流體的當(dāng)前渦矢量、當(dāng)前速度矢量和當(dāng)前氣液相函數(shù)；基于更新后的當(dāng)前氣液相函數(shù)確定相應(yīng)的表觀熱擴(kuò)散系數(shù)，并利用所述表觀熱擴(kuò)散系數(shù)和更新后的當(dāng)前速度矢量更新所述流體的當(dāng)前溫度；在基于所述結(jié)冰風(fēng)洞預(yù)先確定的立方體計(jì)算域中，根據(jù)更新后的當(dāng)前速度矢量測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前阻力系數(shù)，并根據(jù)更新后的當(dāng)前溫度測量所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前傳熱系數(shù)，以基于當(dāng)前阻力系數(shù)和當(dāng)前傳熱系數(shù)確定所述結(jié)冰風(fēng)洞中變形液滴的當(dāng)前冷卻狀態(tài)。由此可見，本技術(shù)通過自主研發(fā)變形液滴的阻力系數(shù)和傳熱系數(shù)的非接觸測量，不僅填補(bǔ)了變形液滴在結(jié)冰風(fēng)洞中冷卻仿真計(jì)算領(lǐng)域的空白，實(shí)現(xiàn)了自主源代碼軟件的自主可控，而且提高了變形液滴的阻力系數(shù)和傳熱系數(shù)的測量準(zhǔn)確性，從而可以更準(zhǔn)確地為結(jié)冰風(fēng)洞估算變形液滴的冷卻過程。