(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 202211331477.9 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 中国空气动力研究与发展中心设备 设计与测试技 术研究所 地址 621000 四川省绵阳市二环路南段6号 (72)发明人 秦红岗　彭强　易星佑　王宁　 张云强　 (74)专利代理 机构 成都云纵知识产权代理事务 所(普通合伙) 51316 专利代理师 熊曦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/10(2020.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种超声速扩散段设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种超声速扩散段设计方法， 涉及风洞实验用大型部件的设计技术领域， 包 括： 对超声速扩散段的结构组成进行设计； 计算 获得超声速扩散段运行高度， 计算获得超声速扩 散段入口壁面角度； 计算获得第一道 斜激波的角 度信息、 第一道斜激的波后马赫 数和第一道斜激 波的激波前后压力信息； 计算获得第二至第N道 斜激波的角度信息、 波后马赫数和激波前后压力 信息； 判断斜激波波系结构是否满足预设条件； 计算获得平 直段内激波串长度、 平 直段激波串后 出口马赫数、 扩张段长度； 整合获得的超声速扩 散段设计参数， 完成超声速扩散段设计； 通过本 方法能够实现超声速风洞的变马赫 数运行功能， 同时降低气 源/驱动系统对超声速风洞连续运行 的限制。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115392062 A 2022.11.25 CN 115392062 A 1.一种超声速扩散段设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 步骤1： 对超声速扩散段的结构组成进行设计， 将超声速扩散段的结构设计为包括依次 连接的收缩段、 平直段和扩张段； 步骤2： 基于试验段马赫数Ma1和试验段高度Htest计算获得超声速扩散段运行高度 Hthroat， 基于收缩段长度Ls和超声速扩散段运行高度Hthr oat计算获得超声速扩散段入口 壁面角度 ； 步骤3： 基于试验段马赫数Ma1和超 声速扩散段入口壁 面角度 计算获得第一道斜激波 的角度信息、 第一道斜激的波后马赫数Ma2和第一道斜激波的激波前后压力 信息； 步骤4： 基于超声速扩散段入口壁面角度 以及第n道斜激波的入口马赫数为第 n‑1道 斜激波的波后马赫数， 依次计算 获得第二至第N道斜激波的角度信息、 波后马赫 数和激波 前 后压力信息， n为大于1的整数， N 为大于2的整数； 步骤5： 基于第一至第N道斜激波的角度信息、 波后马赫数和激波前后压力信息获得斜 激波波系 结构， 判断斜激波波系 结构是否满足预设条件， 若不满足则对斜激波波系 结构参 数进行调整直至满足预设条件； 步骤6： 计算获得平直段内激波串长度S， 将平直段长度设计为等于平直段内激波串长 度S， 并计算获得平直段激波 串后出口马赫数； 步骤7： 基于扩张段半角、 扩张段出口高度和最小平直段入口高度计算获得扩张段长 度； 步骤8： 整合获得的超声速扩散段设计参数， 完成超声速扩散段设计。 2.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 所述步骤1还包括： 将超 声速扩散段的宽度设计为与试验段宽度相等以及设定收缩段长度Ls的大小。 3.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 超声速扩散段运行高度 Hthroat的计算方式为： 其中， 为设定的超声速扩散段运行马赫数。 4.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 超声速扩散段入口壁面 角度 的计算方式为： 。 5.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤3具体包括： 基于试验段马赫数Ma1和超声速扩散段入口壁 面角度 计算获得超声速扩散段的第一 道斜激波激波角 ；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115392062 A 2基于试验段马赫数Ma1和第一道斜激波激波角 计算获得通过第一道斜激波后马赫 数Ma2； 通过第一道斜激波前马赫数垂直分量和第一道斜激波前总压计算获得第一道斜激波 后总压。 6.根据权利要求5所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 第一道斜激波激波角 的计算方式为： 其中， 为常数。 7.根据权利要求5所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 通过第 一道斜激波后马 赫数Ma2的计算方式为： 其中， Man1为第一道斜激波前马赫数垂直分量， Man2为第一道斜激波后马赫数垂直分 量。 8.根据权利要求5所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 第 一道斜激波后总压的 计算方式为： 其中， P01为第一道斜激波前总压， P02为第一道斜激波后总压， Man1为第一道斜激波前 马赫数垂直分量。 9.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 所述预设条件包括以下 条件： 条件1： 斜激波 波系结构沿轴向的长度需大于收缩段长度Ls； 条件2： 第N道斜激波 波后马赫数需大于或等于1.5； 条件3： 气流经 过斜激波 波系结构后需满足质量守恒条件。 10.根据权利要求1所述的超声速扩散段设计方法， 其特征在于， 平直段内激波串长度S 的计算方式为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115392062 A 3