[发明专利]一种复杂结构辐射换热计算方法

摘要

本发明公开了一种复杂结构辐射换热计算方法，提出了把蒙特卡洛方法、区域法和射线踪迹法相结合的改进型蒙特卡洛区域射线踪迹法，解决了气体区域可能存在的自区辐射问题，适合于复杂结构的辐射换热角系数计算，同时该方法分离了概率模拟统计和温度场迭代求解，使得温度场变化时候无需重新进行能束的概率模拟，只需要对能量平衡方程进行重新求解，减少了计算量。

主权项

一种复杂结构辐射换热计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)考虑非灰气体辐射环境，对辐射换热区域和被加热体受热面进行区域网格绘制：在空间立体坐标中确定加热炉的炉壁边界顶点，作为总辐射交换区域，再确定钢坯受热体的空间几何顶点坐标，作为直接辐射交换区域，采用区域法的区域网络划分的思想，其中加热炉的外壳边界为粗网格划分，用于判断是否遮挡；对总辐射交换区域和直接辐射交换区域的气体区域空间和固体表面区域进行精细网格划分，每一细网格区域看成一个微元表面，粗网格确定了加热炉的总体结构范围，细网格则用于计算加热区域的总辐射交换区域和直接辐射交换区域；2)将气体区域空间和固体表面区域分别划分为若干微小的气体区域和表面区域，把这些微小区域看成均匀温度段并且物性是一致的，再利用区域法求出各表面间辐射传递系数MTi,j；同时，充分考虑辐射换热系统中非灰介质对能量光束的吸收和散射对于辐射换热的影响，利用改进型蒙特卡洛法从第一个细网格区域1开始直到最后的细网格区域M，依次跟踪每个细网格区域发射的每一束能束在辐射交换区域的吸收和散射情况，推导出抽样能束的发射点位置、发射方向、传递距离、吸收以及反射的概率模型，对于计算直接辐射交换区域时存在的自区辐射问题，进行角系数误差修正；3)利用修正后的角系数误差，求解直接辐射交换区域和总辐射交换区域，建立每个细网格的能量平衡方程组，并与各表面段导热微分方程相互耦合，得到细网格区域和粗网格区域的热流。