[发明专利]自适应热控技术系统级热性能表征方法

权利要求书

1.一种自适应热控技术系统级热性能表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：热网络模型创建

根据卫星热数学模型建模规范创建热分析模型；设置自适应热控技术热控特性与温度的逻辑关系；

步骤2：设置初始条件、边界条件

初始条件为卫星的初始温度状态，边界条件为卫星运行所处的冷黑空间；

步骤3：设置求解时间

对于稳态问题，设置求解时间为轨道周期的整数倍，以保证卫星达到热平衡状态；对于瞬态问题，则设置求解时间为所关注的时间段，以研究卫星的瞬态热性能；

步骤4：确定数值型温度求解条件参数当前值

根据自适应热控技术热控特性与温度的逻辑关系，基于上一时间节点温度状态，确定数值型温度求解条件参数当前值，即辐射类自适应热控技术的当前热控特性；

步骤5：确定函数型温度求解条件参数当前值

根据自适应热控技术热控特性与温度的逻辑关系，基于上一时间节点温度状态，确定函数型温度求解条件参数当前值，即对流和导热类自适应热控技术的当前热控特性；

步骤6：当前时间节点温度计算

上一时间节点温度状态与温度求解条件参数已确定，根据时间步长求解当前时间节点温度状态；

步骤7：保存当前时间节点温度计算结果

保存当前时间节点温度状态，用于下一时间节点温度求解；

步骤8：判定求解时间是否完成

若求解时间未完成，则重复步骤4～步骤7，通过温度求解条件参数动态更新的方式对自适应热控技术进行动态热分析；若求解时间已完成，则执行步骤9；

步骤9：结果分析

分析自适应热控技术的系统级热性能，或当前热控方案的整星热性能。

2.根据权利要求1所述的自适应热控技术系统级热性能表征方法，其特征在于，步骤1中，热网络模型创建所采用的仿真分析软件要求具备参数化热分析能力以进行温度求解条件参数的动态更新；要求具备可编程式的逻辑控制能力以定义温度求解条件参数的更新频率；要求前处理与求解器之间为动态连接关系以实现数值型温度求解条件参数的动态更新。

3.根据权利要求1所述的自适应热控技术系统级热性能表征方法，其特征在于，步骤1中，航天器节点j热交换过程的热网络模型描述为：

式中：Q_sj为节点j吸收的空间外热流；Q_pj为节点j的内功耗；R_i,j为辐射传热系数，表征结点i的辐射能量被节点j吸收的比例，是发射率及角系数的函数；D_i,j为节点i、j之间的热传导系数；(mc)_j为节点j的热容；s为与节点j有辐射换热关系的节点数；t为与节点j有传导换热关系的节点数；T为温度；τ为时间。

由式(1)可见，通过代入外热流Q_sj、内功耗Q_pj、辐射传热系数R_i,j、热传导系数D_i,j、热容(mc)_j几项温度求解条件参数即可数值求解航天器温度场。上述温度求解条件参数主要分为两类：一类可以表示为时间或温度的函数，包括内功耗Q_pj、热传导系数D_i,j和热容(mc)_j；另一类不能简单表示为时间或温度的函数，需要进行数值求解，包括辐射传热系数R_i,j和外热流Q_sj。

4.根据权利要求1所述的自适应热控技术系统级热性能表征方法，其特征在于，步骤1中自适应热控技术热控特性与温度的逻辑关系，表示为理论解析式或试验数据表形式表征的函数关系。

5.根据权利要求1所述的自适应热控技术系统级热性能表征方法，其特征在于，步骤4中，确定数值型温度求解条件参数当前值的过程是前处理与求解器之间的不断迭代计算过程，该过程将耗费大量求解时间，为了避免每个计算时间节点模型更改很小情况下就对数值型温度求解条件参数进行不必要的频繁更新，通过对求解过程添加控制逻辑的方式指定模型变化到达一定阀值才进行参数更新，以最小化数值型温度求解条件参数总更新次数。