1.一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测方法,其特征在于,包括:将小微尺度脱落物边界网格单元的网格属性在插值边界条件和远场边界条件间动态调整;保持重叠区域单向插值使飞行器网格和小微尺度脱落物网格解耦求解,并计算出小微尺度脱落物随时间变化的轨迹和姿态;所述轨迹数值预测方法包括以下步骤:S1. 飞行器初始流场计算:给定计算条件和飞行器网格,通过求解定常计算流体力学方程,计算飞行器初始流场,得到飞行器网格每个网格单元的流场信息;S2. 时刻边界网格单元 计算:给定小微尺度脱落物网格及其边界网格单元 ,根据边界网格单元 与脱落物体心之间的网格拓扑关系 ,计算小微尺度脱落物网格的 时刻边界网格单元 ;S3. 时刻边界网格单元 流场信息获取:将 时刻边界网格单元 的网格单元属性设定为插值边界条件,并将飞行器网格中与 时刻边界网格单元 对应的网格单元初始流场信息单向插值到 时刻边界网格单元 ;S4. 时刻小微尺度脱落物解耦流场计算:将 时刻边界网格单元 的网格单元属性重设定为远场边界条件,解耦飞行器网格,通过求解定常计算流体力学方程,计算小微尺度脱落物的流场信息;S5. 时刻边界网格单元 计算:根据步骤S4得到的流场信息值,积分得到小微尺度脱落物的气动力和气动力矩,通过刚体动力学方程,得到小微尺度脱落物 时刻的位置和姿态信息,结合网格拓扑关系 得到 时刻边界网格单元 ;S6. 时刻边界网格单元 流场信息获取:将 t n+1 时刻边界网格单元 的网格单元属性重设定为插值边界条件,并将飞行器网格单元的流场信息单向插值到 时刻边界网格单元 ;S7. 迭代更新:循环步骤S4~步骤S6,直至计算结束,得到小微尺度脱落物随时间变化的轨迹和姿态。
2.根据权利要求1所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测方法,其特征在于,步骤S1中,计算得到的飞行器网格每个网格单元的流场信息包括:x方向速度u、y方向速度v、z方向速度w、压强p以及密度 。
3.根据权利要求1所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测方法,其特征在于,步骤S2中,边界网格单元 与脱落物体心之间的网格拓扑关系 包括: ;其中, 为脱落物位置, 为脱落物姿态, 为偏航角, 为俯仰角, 为滚转角。
4.根据权利要求3所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测方法,其特征在于,若 时刻脱落物位置为 ,姿态为 ,则 时刻边界网格单元 为: ;其中, 表示第 个非定常时间步。
5.根据权利要求1所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测方法,其特征在于,步骤S5中,通过刚体动力学方程得到小微尺度脱落物 时刻的位置 和姿态 ,并结合网格拓扑关系 得到 时刻边界网格单元 。
6.一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测系统,其特征在于,包括:飞行器初始流场计算模块,被配置为根据给定计算条件和飞行器网格,通过求解定常计算流体力学方程,计算飞行器初始流场,得到飞行器网格每个网格单元的流场信息; 时刻边界网格单元 计算模块,被配置为根据给定小微尺度脱落物网格及其边界网格单元 ,并根据边界网格单元 与脱落物体心之间的网格拓扑关系 ,计算小微尺度脱落物网格的 时刻边界网格单元 ; 时刻边界网格单元 流场信息获取模块,被配置为将 时刻边界网格单元 的网格单元属性设定为插值边界条件,并将飞行器网格中与 时刻边界网格单元 对应的网格单元初始流场信息单向插值到 时刻边界网格单元 ; 时刻小微尺度脱落物解耦流场计算模块,被配置为将 时刻边界网格单元 的网格单元属性重设定为远场边界条件,解耦飞行器网格,通过求解定常计算流体力学方程,计算小微尺度脱落物的流场信息; 时刻边界网格单元 计算模块,被配置为根据 时刻小微尺度脱落物解耦流场计算模块得到的流场信息值,积分得到小微尺度脱落物的气动力和气动力矩,通过刚体动力学方程,得到小微尺度脱落物 时刻的位置和姿态信息,结合网格拓扑关系 得到 时刻边界网格单元 ; 时刻边界网格单元 流场信息获取模块,被配置为将 t n+1 时刻边界网格单元 的网格单元属性重设定为插值边界条件,并将飞行器网格单元的流场信息单向插值到 时刻边界网格单元 ;迭代更新模块,被配置为控制 时刻小微尺度脱落物解耦流场计算模块、 时刻边界网格单元 计算模块以及 时刻边界网格单元 流场信息获取模块循环执行,直至计算结束,得到小微尺度脱落物随时间变化的轨迹和姿态。
7.根据权利要求6所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测系统,其特征在于,飞行器初始流场计算模块中,计算得到的飞行器网格每个网格单元的流场信息包括:x方向速度u、y方向速度v、z方向速度w、压强p以及密度 。
8.根据权利要求6所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测系统,其特征在于, 时刻边界网格单元 计算模块中,边界网格单元 与脱落物体心之间的网格拓扑关系 包括: ;其中, 为脱落物位置, 为脱落物姿态, 为偏航角, 为俯仰角, 为滚转角。
9.根据权利要求8所述的一种用于小微尺度脱落物的轨迹数值预测系统,其特征在于,若 时刻脱落物位置为 ,姿态为 ,则 时刻边界网格单元 为: ;其中, 表示第 个非定常时间步。