[发明专利]一种基于聚类的试验加热回路自动设计方法

说明书

本发明涉及一种基于聚类的试验加热回路自动设计方法，包括以下步骤：数据录入，待加热面分割，二维聚类运算，加热回路设计，电装方案输出；其中数据录入步骤用于批量输入大量待加热表面的面积和最大热流需求，待加热面分割步骤用于对每个加热面进行细分，以考虑其用不同数量薄膜电加热器的状态。本发明中，本方法不依赖人员的经验，可对上百个待加热表面进行快速的热设计，给出合并的加热片规格，可大大降低人员在薄膜电加热器设计中的工作量，给出的薄膜电加热器规格合并方案具有最优化、速度快、准确率高等特点，尤其适用于波导管控温、结构热控件热设计等用途。

技术领域

本发明涉及航天器地面试验技术领域，尤其涉及一种基于聚类的试验加热回路自动设计方法。

背景技术

在航天器的热试验中，为了达到热流模拟、试验件及辅助设备控温等目的，往往需要使用不同规格的加热器对设备进行加热。薄膜电加热器是一种由聚酰亚胺包覆康铜加热丝的表面加热元件，具有易于实施、低成本、可靠性等优点，被广泛使用于国内外的航天器热试验。广泛用于结构热控件内热耗模拟、试验波导管控温、非规则表面外热流模拟等目的。

在试验设计中，由于待加热表面的大小各不相同，如果针对每个表面分别定制薄膜电加热器往往需要较长的工期和更高的成本；而如果使用较小的薄膜电加热器同时满足所有表面的加热需求，则大表面则往往存在温度不均匀的现象，导致结构热控件无法准确反映真实组件的热特性、关键组件性能偏移等问题，在极端情况下，较大温度梯度甚至会导致薄膜电加热器翘边、变形、烧毁。

当存在一组待加热表面时，如何在保证温度均匀性的基础上，最大限度的合并薄膜电加热器的规格，是在试验加热器设计上面对的主要矛盾之一，在目前的试验设计中，对于大量薄膜电加热器的热设计、验证过程，往往由热设计人员手工进行，主要依据设计人员个人经验，存在效率低下、灵活性差等缺点。

因此，设计和发明一种快速对薄膜电加热器进行分组、合并、设计的方法具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决的上述问题，而提出的一种基于聚类的试验加热回路自动设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于聚类的试验加热回路自动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：数据录入，待加热面分割，二维聚类运算，加热回路设计，电装方案输出；

所述数据录入步骤用于批量输入大量待加热表面的尺寸和最大热流需求；

所述待加热面分割步骤用于对每个加热面进行细分，以考虑其用不同数量薄膜电加热器的状态；

所述二维聚类运算步骤用于对所有待加热表面的所有分割可能性进行聚类：

所述加热回路设计步骤根据二维聚类运算结果，根据距离选择最优化的加热回路设计方案，并对最大加热能力等参数进行核算；

所述电装方案输出步骤用于快速输出薄膜电加热器的并联、串联方式，给出电装方案。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数据录入步骤具体录入数据包括每个待加热表面的长(x)、宽(y)、最大热流需求(Q)，最大电流(1)，最大电压(U)等。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述待加热面分割步骤一般长、宽的细分至少包括3次，即至少考虑1×1、1×2、2×1、3×1、3×2、3×3、1×3、2×3几种细分方式。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述二维聚类运算步骤用于对所有待加热表面的所有分割可能性进行聚类，以对薄膜电加热器的规格进行快速的合并。

作为上述技术方案的进一步描述：