内所有 粒子相关值的叠加求和取代核近似方程中相对应的积分项；
[0047] 具体是将粒子j处的无穷小体元dx'用粒子j的体积AI代替，实现方程的粒子 化近似，则函数f(x)经过粒子化近似后的表达式为：
[0048]
[0049] 其中，N为离散后燃油粒子的总数，
[0050] 若粒子j的密度为P」，则粒子j的质量叫=P』?AVj，
[0051 ] 函数f(x)进一步修改为
则粒子i处描述燃油特性 的连续函数f(x)的粒子化近似表达式为：
[0052]
[0053] 4)施加粒子化燃油数字计算域的边界条件，具体包括燃油粒子空间运动界限边界 的施加和燃油自由液面边界的判定；
[0054] 针对燃油粒子空间运动界限边界的施加，具体方法为：一种是在运动界限处设置 一组虚粒子，借助虚粒子对邻近运动界限的真实粒子产生的排斥力来阻止真实粒子穿透运 动界限，如图2所示；另一种是在运动界限外部设置镜像粒子，镜像粒子与内部真实粒子关 于运动界限对称，镜像粒子与真实粒子速度相反，通过施加压力梯度防止真实粒子穿越运 动界限，如图3所示；
[0055] 针对燃油自由液面边界的判定，具体方法为：一种是因自由液面处的粒子密度是 通过周围粒子密度的加权平均确定的，若某一粒子的密度小于实际粒子密度，则认定该粒 子位于自由液面，并将该粒子密度强制等于实际粒子密度；另一种方法是若某一粒子支持 域内的粒子数量小于内部粒子相同尺度支持域内的粒子数量，则认定该粒子位于自由液 面；
[0056] 5)基于飞行器飞行姿态，确定燃油系统运动参数；
[0057] 6)实时解算粒子化燃油系统数字计算模型，即燃油粒子控制方程：
[0061] 其中，a和0表示方向，（a，0 = 1，2, 3) 表示燃油粒子i的位移；
[0062] 7)实时解算燃油系统重心位置坐标（xt，yt，zt)，任一时刻（t时刻）燃油重心空间 三维坐标（xt,yt,zt)分别由以下公式确定：
[0063]
[0064] 其中，X;，y;，别为燃油粒子i在t时刻的坐标;m;为燃油粒子i的质量；N为 燃油粒子数目；
[0065] 8)最终获取燃油系统重心位置坐标（xt，yt，zt)随时间的变化曲线。
[0066] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
【主权项】
1. 一种飞行器燃油系统重心位置的数字化实时确定方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 根据飞行器燃油系统贮油箱的实际结构尺寸，即总长、总宽、总高构建贮油箱结构的 数字化模型； 2) 获取贮油箱内的燃油油量信息和初始时刻燃油液位信息； 3) 将贮油箱内的连续性燃油粒子化近似与离散成一系列具有独立质量的相互作用的 燃油粒子，这些燃油粒子即为后续的解算对象，燃油粒子所占据的空间即为后续的粒子化 燃油数字计算域； 4) 施加粒子化燃油数字计算域的边界条件； 5) 基于飞行器飞行姿态，确定燃油系统运动参数； 6) 实时解算粒子化燃油系统数字计算模型，即燃油粒子控制方程； 7) 实时解算燃油系统重心位置坐标（xt，yt，zt); 8) 最终获取燃油系统重心位置坐标（xt，yt，zt)随时间的变化曲线。2. 根据权利要求1所述的一种飞行器燃油系统重心位置的数字化实时确定方法，其特 征在于，所述的步骤3)中连续性燃油粒子化近似与离散，包含以下步骤： 3. 1)采用光滑核函数对描述燃油特性的连续函数，即N-S方程进行核近似； 具体为采用下式对描述燃油特性的连续函数f(x)进行核近似：其中，W为任一光滑核函数，h为决定光滑核函数支持域尺寸的光滑长度，x为核函数中 心点燃油粒子的空间坐标，X'为燃油粒子x的支持域内其他任一燃油粒子的空间坐标，Q 为燃油粒子x的支持域，即粒子化燃油数字计算域； 3. 2)应用粒子近似对核近似方程进行近似估算，方法是采用核函数支持域内所有粒子 相关值的叠加求和取代核近似方程中相对应的积分项； 具体是将粒子j处的无穷小体元dx'用粒子j的体积AV,代替，实现方程的粒子化近 似，则函数f(x)经过粒子化近似后的表达式为：其中，N为离散后燃油粒子的总数， 若粒子j的密度为P_j，则粒子j的质量叫=P」?A Vj， 函数f(x)进一步修改为1粒子i处描述燃油特性的连 续函数f(x)的粒子化近似表达式为：3.根据权利要求1所述的一种飞行器燃油系统重心位置的数字化实时确定方法，其特 征在于，所述的步骤4)中施加粒子化燃油数字计算域的边界条件，具体包括燃油粒子空间 运动界限边界的施加和燃油自由液面边界的判定，具体为： 针对燃油粒子空间运动界限边界的施加，具体方法为：一种是在运动界限处设置一组 虚粒子，借助虚粒子对邻近运动界限的真实粒子产生的排斥力来阻止真实粒子穿透运动界 限；另一种是在运动界限外部设置镜像粒子，镜像粒子与内部真实粒子关于运动界限对称， 镜像粒子与真实粒子速度相反，通过施加压力梯度防止真实粒子穿越运动界限； 针对燃油自由液面边界的判定，具体方法为：一种是因自由液面处的粒子密度是通过 周围粒子密度的加权平均确定的，若某一粒子的密度小于实际粒子密度，则认定该粒子位 于自由液面，并将该粒子密度强制等于实际粒子密度；另一种方法是若某一粒子支持域内 的粒子数量小于内部粒子相同尺度支持域内的粒子数量，则认定该粒子位于自由液面。4.根据权利要求1所述的一种飞行器燃油系统重心位置的数字化实时确定方法，其特 征在于，所述的步骤7)中实时解算燃油系统重心位置坐标（xt，yt，zt)，任一t时刻燃油系统 的重心空间位置的三维坐标（xt，yt，zt)分别由以下公式确定：其中，X;，y;，2;分别为燃油粒子i在t时刻的坐标;m;为燃油粒子i的质量；N为燃油 粒子数目。
【专利摘要】一种飞行器燃油系统重心位置的数字化实时确定方法，通过光滑核函数对描述燃油特性的连续函数进行核近似，采用粒子相关值的叠加求和代替核近似方程中相对应的积分项，实现燃油控制方程的粒子化近似，将连续的燃油离散化成一系列燃油粒子；解算燃油粒子控制方程时无需划分控制网格，规避了其他方法常见的网格畸变问题，且能够较精确捕捉燃油自由液面；根据飞行器飞行姿态相对应的油箱运动参数，实时解算各个时刻所有燃油粒子的空间坐标；依据所有燃油粒子的空间坐标实时计算燃油系统重心位置并输出燃油系统重心位置坐标随时间变化曲线，本发明提高了飞行器飞行过程中燃油系统重心位置实时解算效率和精度。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105022928
【申请号】CN201510459590
【发明人】李宝童, 林起崟, 闫素娜, 洪军
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月30日