[发明专利]一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法

说明书

本发明实施例公开的一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法，涉及飞行器舱内设备辐射/传热现象分析技术，能够解决舱内设备的温度数据获取速度慢精度低的问题。该方法首先析舱内电池等高温热源对舱内设备的辐射传热量，建立相应的舱内设备吸收辐射热流数据库；再考虑高温热源的辐射、设备自身发热、空气导热、三维传热，分析舱内设备的温度，最后分析舱内设备温升机理，提出控制舱内设备温升的主要措施，为改善舱内热环境提出指导依据，该方法主要用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象分析。

技术领域

本发明涉及飞行器舱内设备辐射/传热现象分析技术领域，尤其涉及一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法。

背景技术

随着高速飞行器的飞行时间越来越长，高速飞行器越来越复杂，舱内设备越来越多，舱内设备及供电电池的工作时间也增加。在此情况下，舱内电池对各设备的辐射热积累、各设备自身的发热积累现象越来越严重，有可能舱内设备温度超过安全使用温度，飞行试验存在风险。

目前国内外分析舱内热环境重点开展舱内流场/温度场的耦合求解，采用该方法能够得到比较精细的流场/温度场分布情况，但网格和计算工作量非常大，计算速度与网格构型、复杂程度及数值求解方法有很大关系，不能同时满足工程型号单位对计算速度和准确性的要求。

随着目前高速飞行器舱内设备增多，舱内布满电缆，剩余空间小，空气无法对流，此时影响舱内设备温度的主要因素是高温热源(比如电池)的辐射加热、设备自身发热，空气由高温热源向设备的导热。针对此情况，需要发展一种飞行器舱内设备辐射/传热现象的快速分析方法，对舱内设备温度进行快速准确评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法，能够解决舱内设备的温度数据获取速度慢精度低的问题。

本发明的技术解决方案：

一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法，该方法包括以下步骤：

确定对舱内设备产生辐射加热的高温热源及获取高温热源的温度；

生成高温热源对舱内设备辐射传热量计算的网格，该网格仅包含空气网格，法向相邻网格间的尺寸差小于1.5～3倍；

利用所述的网格开展高温热源对舱内设备的辐射传热量计算，利用辐射模型分析高温热源辐照不同温度的舱内设备时舱内设备吸收的辐射热流，获取舱内设备不同温度下吸收辐射热流的数据库，所述数据库包含舱内设备节点坐标、壁温与吸收辐射热流之间的对应关系；

生成舱内设备的传热网格，该网格仅包含结构传热网格，相邻网格间的尺寸差小于1.5～3倍；

确定舱内设备的自身发热功率，该功率仅用于自身发热使温度升高，不用于设备工作；

利用所述的结构传热网格开展舱内设备三维传热温度计算，舱内设备外表面的净热流包含它吸收的辐射热流、舱内设备自身发热热流、空气导热热流、设备自身高温向外辐射的热流。舱内设备外表面吸收的辐射热流，在计算时舱内设备外表面上的每个节点在每个时间步都实时提取各自的温度，再从所述吸收辐射热流数据库里提取相应的热流，将各自温度下吸收的辐射热流加载在该节点上，舱内设备自身发热热流为自身发热功率除以表面积，空气导热热流采用一维线性热传导的工程方法获得，设备自身高温向外辐射的热流采用灰体辐射公式获得。利用传热模型分析在高温热源辐射加热、设备自身发热、空气导热、设备自身高温向外辐射的综合作用下舱内设备的温度。

本发明实施例提供的一种用于高超声速飞行器舱内设备辐射/传热现象的分析方法，首先，分析舱内电池等高温热源对舱内设备的辐射传热量，建立相应的辐射热流数据库；再考虑高温热源的辐射、设备自身发热及传热，分析舱内设备的温度，最后，分析舱内设备温升机理，提出控制舱内设备温升的主要措施，为改善舱内热环境提出指导依据。

附图说明