[发明专利]一种曲面石墨加热器设计方法

权利要求书

1.一种曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，包括：

获取试验件的理想加热曲面，所述理想加热曲面是指通过CATIA软件的曲面偏置功能对试验件分区后的曲面向外偏置后获得的曲面；

对所述理想加热曲面进行网格划分，生成包含若干四边形单元或四边形单元与三角形单元共存的有限元模型；

对所述有限元模型的数据进行插值处理，使得每个四边形单元及三角形单元各自对应一个节点平面，获得由三节点组和四节点组组成的共面节点集，即所述共面节点集中包括多组共面节点，每组共面节点中包含三个或四个节点；

在三维处理软件中，生成相邻基准平面的交线，并通过交线，生成三角形、四边形和多边形的石墨片基准设计面，所述多边形边数大于4；

对所述石墨片基准设计面的边缘进行裁剪，形成石墨加热面，所述裁剪时相邻加热面之间的距离大于预定间隔，根据试验所需的热流载荷输入要求，对每个加热面的石墨片进行发热电路设计，形成曲面石墨加热器。

2.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，所述理想加热 曲面为试验件分区后的曲面向外偏置90mm后获得的曲面。

3.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，进行网格划分的标准为：

通过网格划分时，各单元尺寸200mm，最大几何偏移30mm时，则单元种类为四边形，若全部采用四边形单元无法完成网格划分，则将单元种类改为四边形主导的四边形与三角形混合方式，完成网格划分。

4.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，采用有限元前处理工具ANSA或者Hypermesh进行理想加热曲面网格划分。

5.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，所述插值处理包括：

对四个顶点不在同一个平面的四边形单元，采用插值方法获得四边形单元的共面拟合节点坐标，该四边形单元对应于该共面拟合节点坐标所在的节点平面；

对三角形单元，以及四个顶点在同一个平面的四边形单元，该三角形单元及四边形单元对应于其所在的平面。

6.如权利要求5所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，形成石墨片基准设计面之后进一步包括：

将石墨片基准设计面外偏置55mm，生成水冷反射板设计基准面，以增加水冷反射板冷却回路。

7.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，所述预定间隔为6mm。

8.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，形成石墨加热面后，相邻加热面的石墨片之间出现尖锐角相对的情况时，对尖锐角进行导圆处理。

9.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，生成石墨片基准设计面包括：

在CATIA软件中，用由点构建曲面的方法，为每组共面节点构建曲面，按照有限元模型中的单元相邻关系，使用CATIA曲面相交功能，生成相邻平面的交线集，并通过交线，生成三角形、四边形和多边形的石墨片基准设计面，所述多边形边数大于4。

10.如权利要求1所述的曲面石墨加热器设计方法，其特征在于，对每个加热面的石墨片进行发热电路设计时，对同一个热流分区的石墨片，其的发热电路宽度设计为相同。