本发明涉及火箭发动机，尤其是涉及一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测方法及装置。
背景技术：
1、喷注器作为连接液体火箭发动机燃烧室和供应系统的关键部件，对发动机燃烧性能与稳定性有重要影响。液-液同轴离心式喷注器以其雾化效果好、均匀性高等特点被广泛应用于双组元液体火箭发动机中。发动机实际工作在高背压环境下，且供应系统压力（喷注器上游）与燃烧室压力（喷注器下游）都存在一定范围振荡，导致喷注器工作参数改变。现有研究主要集中在供应系统压力对喷注器动态喷雾特性的影响，由于系统中压力与流量存在一定关系，因此改变供应系统的压力或流量均可。目前研究大部分依靠试验分析喷注器动态喷雾特性，操作流程主要为：在喷注器上游的管路中增加压力扰动装置，监测喷注器出口参数的变化。但依靠试验监测大范围脉动频率内瞬时压力、流量等难度较大。
2、目前，喷注器上游压力振荡对喷注器动态喷雾特性影响的研究主要集中在单组元离心式喷注器和部分气液同轴离心式喷注器。在理论分析、实验研究与数值仿真中，实验作为最直观的研究手段存在两个技术难题，一是产生供应系统压力振荡的技术，二是实时监测喷嘴出口流量脉动的技术。仿真方面，常使用vof（volume of fluid）方法描述连续相液体变成液滴之前的液体界面，但该方法捕捉液滴需要进行比最小液滴更细密的网格求解，极大地消耗计算资源；使用离散相模型虽然能够允许网格尺寸比液滴大，但无法描述连续相液体变成液滴前的界面；目前存在将vof与离散相模型耦合使用的方法，但缺少能够描述液-液同轴离心式喷注器上、下游压力振荡下内、外流场动态喷雾特性的方法。
3、综上，现有供应系统振荡对喷注器动态喷雾特性的研究未考虑喷注器工作过程中燃烧室压力振荡对喷注器动态喷雾特性的影响，且存在仿真耗时较长、仿真不够全面、仿真不够准确等问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测方法及装置，以缓解相关技术中存在的上述问题。
2、第一方面，本发明实施例提供了一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测方法，包括：基于液-液同轴离心式喷注器的第一几何参数，建立液-液同轴离心式喷注器的三维模型并进行网格划分；基于液-液同轴离心式喷注器的第一流动工质参数，建立连续相与离散相之间的转换机制；基于划分出的网格和所述转换机制进行预设时段内流动工质在液-液同轴离心式喷注器中的流动仿真，并在流动仿真过程中在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加第一脉动，得到液-液同轴离心式喷注器在预设时段内的第一动态喷雾特性；对bp神经网络进行优化以得到优化后bp神经网络，并基于所述第一几何参数和所述第一动态喷雾特性以及所述第一脉动对优化后bp神经网络进行训练以得到动态喷雾特性预测模型；通过动态喷雾特性预测模型基于液-液同轴离心式喷注器的第二几何参数和第二流动工质参数以及分别在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加的第二脉动进行动态喷雾特性预测，得到液-液同轴离心式喷注器的第二动态喷雾特性。
3、第二方面，本发明实施例还提供一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测装置，包括：第一建立模块，用于基于液-液同轴离心式喷注器的第一几何参数，建立液-液同轴离心式喷注器的三维模型并进行网格划分；第二建立模块，用于基于液-液同轴离心式喷注器的第一流动工质参数，建立连续相与离散相之间的转换机制；仿真模块，用于基于划分出的网格和所述转换机制进行预设时段内流动工质在液-液同轴离心式喷注器中的流动仿真，并在流动仿真过程中在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加第一脉动，得到液-液同轴离心式喷注器在预设时段内的第一动态喷雾特性；优化训练模块，用于对bp神经网络进行优化以得到优化后bp神经网络，并基于所述第一几何参数和所述第一动态喷雾特性以及所述第一脉动对优化后bp神经网络进行训练以得到动态喷雾特性预测模型；预测模块，用于通过动态喷雾特性预测模型基于液-液同轴离心式喷注器的第二几何参数和第二流动工质参数以及分别在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加的第二脉动进行动态喷雾特性预测，得到液-液同轴离心式喷注器的第二动态喷雾特性。
4、本发明实施例提供的一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测方法及装置，基于液-液同轴离心式喷注器的第一几何参数，建立液-液同轴离心式喷注器的三维模型并进行网格划分；基于液-液同轴离心式喷注器的第一流动工质参数，建立连续相与离散相之间的转换机制；基于划分出的网格和转换机制进行预设时段内流动工质在液-液同轴离心式喷注器中的流动仿真，并在流动仿真过程中在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加第一脉动，得到液-液同轴离心式喷注器在预设时段内的第一动态喷雾特性；对bp神经网络进行优化以得到优化后bp神经网络，并基于第一几何参数和第一动态喷雾特性以及第一脉动对优化后bp神经网络进行训练以得到动态喷雾特性预测模型；通过动态喷雾特性预测模型基于液-液同轴离心式喷注器的第二几何参数和第二流动工质参数以及分别在液-液同轴离心式喷注器的上游和下游施加的第二脉动进行动态喷雾特性预测，得到液-液同轴离心式喷注器的第二动态喷雾特性。采用上述技术，在仿真得到上下游脉动对液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性影响的基础上，通过对bp神经网络进行优化和训练的方式得到动态喷雾特性模型，以通过动态喷雾特性模型精准、快速地预测出液-液同轴离心式喷注器在实际工作过程中的动态喷雾特性，从而提高了液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性分析的效率和准确性。
5、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
6、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
1.一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在液-液同轴离心式喷注器的上游施加的第一脉动和第二脉动均为流量脉动或压力脉动，在液-液同轴离心式喷注器的下游施加的第一脉动和第二脉动均为压力脉动，流量脉动为流量随时间呈正弦函数变化的脉动信号，压力脉动为压力随时间呈正弦函数变化的脉动信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转换机制包括用于捕捉标准球形液滴的第一机制和用于捕捉非标准球形液滴的第二机制以及将基于所述第一机制和所述第二机制捕捉得到的液滴转换成离散相的预设算法；基于液-液同轴离心式喷注器的第一流动工质参数，建立连续相与离散相之间的转换机制，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于划分出的网格和所述转换机制进行预设时段内流动工质在液-液同轴离心式喷注器中的流动仿真，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一机制和所述第二机制均采用半径标准差和表面正交度衡量液滴形状与标准球形之间的区别大小；利用所述边界条件、所述第一脉动、所述网格和所述转换机制进行所述流动仿真，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于液-液同轴离心式喷注器的第一几何参数，建立液-液同轴离心式喷注器的三维模型并进行网格划分，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对bp神经网络进行优化以得到优化后bp神经网络，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设优化算法为粒子群优化算法；采用预设优化算法对bp神经网络进行优化，得到优化后bp神经网络，包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一几何参数和所述第一动态喷雾特性以及所述第一脉动对优化后bp神经网络进行训练以得到动态喷雾特性预测模型，包括：
10.一种液-液同轴离心式喷注器动态喷雾特性预测装置，其特征在于，包括：
