[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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第一级舱内设备三维传热温度计算，所述第一级舱内设备三维传热温度计算考虑高温热源辐射、设备自身发热、空气导热、设备自身高温向外辐射，舱内设备外表面的净热流包含它吸收高温热源的辐射热流、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是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获得，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，获得设备表面的最高温度；利用所述的结构传热网格开展第二级舱内设备三维传热温度计算，所述第二级舱内设备三维传热温度计算考虑高温热源辐射、设备自身发热、设备自身高温向外辐射，舱内设备外表面的净热流包含它吸收高温热源的辐射热流、舱内设备自身发热热流、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是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获得，舱内设备自身发热热流为自身发热功率除以表面积，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、设备自身高温向外辐射的综合作用下舱内设备的温度，获得设备表面的最高温度；利用所述的结构传热网格开展第三级舱内设备三维传热温度计算，所述第三级舱内设备三维传热温度计算考虑高温热源辐射、设备自身高温向外辐射，舱内设备外表面的净热流包含它吸收高温热源的辐射热流、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是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、设备自身高温向外辐射的综合作用下舱内设备的温度，获得设备表面的最高温度；利用上述计算的三种情况下设备表面最高温度分析设备温升机理，提出改善舱内设备热环境的主要措施，空气导热对设备最高温度的影响为“通过所述第一级舱内设备三维传热温度计算获得的设备最高温度”减去“通过所述第二级舱内设备三维传热温度计算获得的设备最高温度”，设备自身发热对设备最高温度的影响为“通过所述第二级舱内设备三维传热温度计算获得的设备最高温度”减去“通过所述第三级舱内设备三维传热温度计算获得的设备最高温度”，高温热源对设备最高温度的影响为通过所述第三级舱内设备三维传热温度计算获得的设备最高温度，比较空气导热、设备自身发热、舱内高温热源这三个因素对设备最高温度的影响，影响最大的因素是引起设备高温的主要因素，其它因素是引起设备温升的次要因素，控制设备温升、改善舱内热环境的主要措施是限制主要因素。