[发明专利]一种浮空器结冰特性计算方法和计算模型

说明书

本发明涉及一种浮空器结冰特性计算方法和计算模型，所述计算模型包括：浮空器温度场‑流场特性计算模块，浮空器过冷水滴撞击特性计算模块，浮空器表面冰型生长计算模块。通过所述计算方法和计算模型可以准确估算浮空器表面的结冰厚度和结冰分布，为浮空器试验的设计提供数据支撑，保障试验的顺利进行。

技术领域

本发明属于高空气球热控制技术领域，尤其涉及一种浮空器结冰特性计算方法和计算模型。

背景技术

浮空器利用内部填充密度低于空气的浮升气体获得浮升力实现升空和高空驻留飞行，浮空器在飞行过程中有结冰的风险，目前还没有一个系统性地计算浮空器结冰特性计算方法和计算模型。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种浮空器结冰特性计算方法和计算模型。

本发明的技术方案是：一种浮空器结冰特性计算方法，包括以下步骤：

S100，根据浮空器飞行任务需求，计算浮空器飞行参数及设计参数；

S200，计算浮空器大气环境参数和热环境参数；

S300，基于浮空器几何特征及传热模式，建立浮空器温度场-流场特性计算模块；

S400，利用浮空器温度场-流场特性计算模块，建立浮空器过冷水滴撞击特性计算模块；

S500，利用浮空器温度场-流场特性计算模块、浮空器过冷水滴撞击特性模块，建立浮空器表面冰型生长计算模块；

S600，根据浮空器材料热特性参数，联立求解计算模块内所有微元的方程组，从而计算出浮空器结冰特性数据。

进一步地，所述浮空器飞行参数包括浮空器的飞行时间、浮空器的飞行地点经度、浮空器的飞行地点纬度、浮空器的飞行海拔高度和浮空器的飞行空速。

进一步地，所述浮空器的设计参数包括浮空器的体积、浮空器的长度、浮空器的最大直径、浮空器的表面积和太阳能电池面积。

进一步地，所述浮空器大气环境参数包括浮空器的飞行海拔高度处的大气温度、大气压力和大气密度。

进一步地，所述热环境参数包括浮空器的辐射热环境参数和对流换热环境参数。

进一步地，所述浮空器的辐射热环境参数包括太阳直接辐射热流、大气散射太阳辐射热流、地面反射太阳辐射热流、大气长波辐射热流和地面长波辐射热流。

进一步地，所述浮空器结冰特性数据包括浮空器表面的结冰厚度和结冰分布。

进一步地，所述步骤S300包括建立浮空器的有限元模型。

本发明提供了一种浮空器结冰特性计算模型，包括：浮空器温度场-流场特性计算模块，浮空器过冷水滴撞击特性计算模块，浮空器表面冰型生长计算模块。

本发明具有以下有益效果：提供了一种系统性地计算浮空器结冰特性计算方法和计算模型，可以准确估算浮空器表面的结冰厚度和结冰分布，为浮空器试验的设计提供数据支撑，保障试验的顺利进行。

附图说明

图1是浮空器结冰特性计算模型的组成示意图。

图2是浮空器结冰特性计算方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。