[发明专利]一种适用于受多维变量影响的防隔热分析方法

权利要求书

1.一种适用于受多维变量影响的防隔热分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，基于防隔热方案的几何模型，建立三维瞬态热分析有限元模型；

步骤(2)，将多孔防隔热材料的热物性参数输入到三维瞬态热分析有限元模型中，多孔材料热物性参数包括密度、比热容、辐射系数和热导率，其中，覆盖整个分析温度和壁面压强下的热导率值利用典型热导率数据点通过反距离加权法插值得到；

步骤(3)，将初始温度、内壁辐射边界条件施加到三维瞬态热分析有限元模型上，内壁辐射边界条件包括内壁辐射中辐射系数和环境温度；

步骤(4)，基于初始气动热环境条件，通过采用式(2)的冷热壁热流转换，得到热壁热流密度q_n，将不同时刻的热壁热流密度q_n施加在三维瞬态热分析有限元模型上；

其中，q_n为热壁热流密度；q_c为冷壁热流密度；h_w为气体壁焓；h_r为气体恢复焓；σ为玻尔兹曼常数；ε为结构表面辐射系数；θ_w为表面壁温；式(2)中q_c、h_r为给定的输入；玻尔兹曼常数σ＝5.67×10^-8W/(m²·K⁴)；ε为表面辐射系数；h_w通常采用式(3)计算得到：

其中，p_e为壁面压强；

步骤(5)，根据不同时刻的温度分布和热环境中的壁面压强数据，调用插值后该温度和壁面压强下的热导率值；

步骤(6)，通过三维瞬态热分析有限元传热求解，最终获得多孔防隔热材料沿整个时间历程的温度场分布，并提取内外表面温度随时间的变化历程。

2.根据权利要求1所述的适用于受多维变量影响的防隔热分析方法，其特征在于，步骤(1)中，防隔热方案的几何模型包括多孔防隔热材料1和底部粘接的应变隔离垫缓冲层2。

3.根据权利要求1所述的适用于受多维变量影响的防隔热分析方法，其特征在于，步骤(4)通过以下子步骤实施：

子步骤(4.1)，第1s时刻，q_c、h_r和p_e取表2中对应时刻的给定值，温度θ_w取25℃，h_w为按式(3)得到的计算值，将第1s时刻转换后的q_n施加到有限元模型上，然后开展传热分析，获得第1s时刻的温度场分布；

子步骤(4.2)，第2s时刻，q_c、h_r和p_e取表2中对应时刻的给定值，温度θ_w取第1s时刻获得的温度值，h_w为按式(3)得到的计算值，将第2s时刻转换后的q_n施加到有限元模型上，然后开展传热分析，获得第2s时刻的温度场分布；

子步骤(4.3)，以此类推，第ns时刻，q_c、h_r和p_e取表2中对应时刻的给定值，温度θ_w取第n-1s时刻获得的温度值，h_w为按式(3)得到的计算值，将第ns时刻转换后的q_n施加到有限元模型上，然后开展传热分析，获得第ns时刻的温度场分布；

子步骤(4.4)，直到完成整个时间历程的热环境数据施加，获得相应的温度场分布。