[发明专利]一种运载火箭发动机喷流热辐射分析方法及系统

权利要求书

1.一种运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，包括：

建立包含坐标原点和坐标方向的当地坐标系，基于所述当地坐标系进行面网格划分和体网格划分；

基于光谱吸收系数数据库和输入的流场参数计算获取所述体网格中各节点的气体光谱吸收系数；

基于固体颗粒的光谱散射因子、光谱吸收因子和固体颗粒直径计算光谱散射截面和光谱吸收截面，结合固体颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸收系数与光谱散射系数；

基于所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数，采用反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度。

2.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，所述采用反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度之后还包括：

存储所述分析方法运行过程中的过程数据和输入数据；

按照预设模式显示所述过程数据和所述输入数据。

3.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，所述基于所述当地坐标系进行面网格划分和体网格划分包括：

输入坐标系定义、面方程式、面法线方向、面网格划分方式、面温度、固体壁面发射率、面与面的交界方式；

基于所述坐标系定义、面方程式、面法线方向、面网格划分方式、面温度、固体壁面发射率、面与面的交界方式进行面网络划分；

输入体网格区域和网格划分规则，基于各面组合成的体区域，进行区域内部三维体网格的划分。

4.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，所述基于光谱吸收系数数据库和输入的流场参数获取所述体网格中各节点的气体光谱吸收系数包括：

调用HITRAN和HITEMP数据库中目标气体在目标波数和目标温度的光谱吸收系数；

针对目标节点参数进行差值计算以获取不同气体的光谱吸收系数；

对不同气体的光谱吸收系数进行积分获取目标节点的气体光谱吸收系数。

5.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，所述基于固体颗粒的光谱散射因子、光谱吸收因子和固体颗粒直径计算光谱散射截面和光谱吸收截面，结合固体颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸收系数与光谱散射系数包括：

获取固体颗粒的折射率和吸收系数，采用Mie散射理论计算其光谱散射因子和光谱吸收因子；

基于固体颗粒光谱散热因子和光谱吸收因子结合固体颗粒直径，计算光谱散射截面和光谱吸收截面；

基于所述光谱散射截面和光谱吸收截面，结合固体颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸收系数和光谱散射系数。

6.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法，其特征在于，所述基于所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数，采用反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度包括：

获取所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数；

获取网格信息和光线射线信息，判断光线进入喷流流场的入射点；

通过概率模型模拟光线在流场中的传递及发生衰减事件的过程，输出模拟结果以获取喷流热辐射密度。

7.一种运载火箭发动机喷流热辐射分析系统，其特征在于，包括：

网格划分模块，用于建立包含坐标原点和坐标方向的当地坐标系，基于所述当地坐标系进行面网格划分和体网格划分；

气体辐射特性计算模块，用于基于光谱吸收系数数据库和输入的流场参数获取所述体网格中各节点的气体光谱吸收系数；

颗粒辐射特性计算模块，用于基于固体颗粒的光谱散射因子、光谱吸收因子和固体颗粒直径计算光谱散射截面和光谱吸收截面，结合颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸收系数与光谱散射系数；

热流密度计算模块，用于基于所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数，采用反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度。