[发明专利]一种层板结构外壁温度的计算方法

权利要求书

1.一种层板结构外壁温度的计算方法，其特征是：该方法通过外表面第三类边界条件预测模块、内表面换热系数预测模块以及固体导热计算模块实现；具体过程如下：

步骤一、根据输入主流冷气工况条件及层板结构参数建立外壁等效换热平板模型；通过所述外壁等效换热平板模型将层板外壁外表面作为气膜孔场景，将层板内部所有的换热折算为外壁内表面直接与冷气之间的等效换热，并提取层板结构参数作为后续外表面第三类边界条件预测模块和内表面换热系数预测模块的输入参数；

步骤二、在所述外表面第三类边界条件预测模块中建立层板外壁外表面第三类边界条件人工神经网络预测模型，将步骤一提取的层板结构参数、主流冷气工况条件以及层板外壁外表面各坐标点作为神经网络预测模型的输入，将所述层板外表面各点换热系数和绝热温度作为神经网络模型的输出，获得不同工况下不同层板结构的外壁外表面第三类边界条件的预测；

步骤三、通过内表面换热系数预测模块建立层板外壁内表面换热系数人工神经网络预测模型；并将步骤一的外壁等效换热平板模型提取的层板结构参数和主流冷气工况条件作为神经网络预测模型的输入，以内表面换热系数作为输出，实现不同工况下不同层板结构的外壁内表面换热系数的预测；

步骤四、采用固体导热计算模块进行固体导热计算；

根据步骤二预测的外壁外表面第三类边界条件和步骤三预测的外壁内表面换热系数，进行等效换热平板模型网格划分，并将外表面第三类边界条件和内表面换热系数赋值到表面网格各点，并通过固体导热计算模块迭代计算获得层板外壁温度。

2.根据权利要求1所述的一种层板结构外壁温度的计算方法，其特征在于：所述工况条件包括吹风比M＝ρ₂v₂/ρ_∞v_∞、密度比DR＝ρ₂/ρ_∞和主流湍流度Tu；式中ρ₂和ρ_∞分别为冷气和主流密度，v₂和v_∞分别为冷气和主流速度；所述层板结构参数包括内外壁厚度、夹层宽度、冲击孔直径、扰流柱直径、气膜孔直径、角度以及排数。

3.根据权利要求1所述的一种层板结构外壁温度的计算方法，其特征在于：所述外表面第三类边界条件预测模块包括外表面换热系数预测子模块和外表面绝热温度预测子模块；

所述外表面换热系数预测子模块和外表面绝热温度预测子模块均采用神经网络模型实现，用于预测换热系数和绝热温度前，对所述神经网络模型通过不同工况下不同结构的层板外壁外表面第三类边界条件数据集进行训练。

4.根据权利要求1所述的一种层板结构外壁温度的计算方法，其特征在于：所述内表面换热系数预测模块中的冷气流动接触区域换热系数预测子模块、扰流柱与内表面交界面换热系数预测子模块以及气膜孔侧壁换热系数预测子模块均通过建立对应的神经网络实现，所述神经网络在使用前通过不同工况下不同结构的层板外壁内表面各区域换热系数数据集进行训练。

5.根据权利要求1所述的一种层板结构外壁温度的计算方法，其特征在于：在所述固体导热计算模块中，根据步骤二和步骤三预测得到的当前工况条件下给定层板结构的外壁外表面第三类边界条件和内表面换热系数，给定内表面处流体温度初值，即层板气膜孔进口前温度，针对所建立外壁等效换热平板模型进行固体导热迭代计算，直至前后两次计算所得气膜孔进口前温度差异小于10^-5，将固体温度场输出，即得到层板外壁温度分布，完成计算。