[发明专利]一种基于蒙特卡洛法的非灰气体辐射传热预测方法、系统、设备及介质

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛法的非灰气体辐射传热预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:对计算域进行建模网格划分后获取自定义计算区域的面网格或体网格参数；其中包括面网格或体网格的单元编号、边界坐标和单元中心坐标；

S2:根据面网格或体网格的边界坐标来计算面网格的面方程或者体网格中包络所有面的面方程；

S3:初步假设计算域内未知面单元和体单元的温度T_i；

S4:根据初始已知边界条件温度求解计算域未知单元温度，由黑体辐射函数和维恩位移定律确定99％的能量辐射能量的波长[λ₁-λ₂]范围；

λT＝2.8976×10^-3m·K

S5:假设波长区间为[λ₁-λ₂]，将波长区间划分n(n1000)等分，计算每一个等分的累积辐射能量占黑体辐射能量的份额；

S6:由HITRAN数据库获取多原子气体辐射线谱参数数据包，对多原子气体数据包中热线数据进行处理,选取S5中的微波段根据S3假设温度来选择微波段范围内的平均普朗克吸收系数来k_λ,i代替中心波长为η_λ,i的吸收系数；

式中：—波段中心光谱吸收系数，m-1；k_λ,i—平均普朗克吸收系数，m^-1；T—温度，K；η—波长，cm^-1；σ—黑体辐射常数，5.6703×10^-8W/(m²·K⁴)；e_bη—黑体辐射力，W/(m²·μm)；

S7:根据计算域边界求解计算域的平均射线长度；

S8:利用差值计算由S3假设温度下多原子气体的发射率；

ε_g＝f(T_g,ps)

式中：ε_g—发射率，T_g—气体温度，K，p—压力,atm，s—平均射线长度,m；

S9:编写计算域的蒙特卡洛算法；

S10:由S9编写的蒙特卡洛算法求解得到边界面单元和体单元的辐射传递因子RD_i,j；

S11:由已知的边界温度或热流密度列出能量方程矩阵进行求解，对于计算域内存在n个面单元和s个体单元，任何单元发射的能量等于其他单元辐射给他的能量之和，则能量方程为：

ε—面元的热发射率；S—面积/m²；σ—黑体辐射常数，5.67×10^-8W·m^-2·K^-4；k—体单元的普朗克平均吸收系数，m^-1；V—体积/m³；

S12:由步骤S11获得计算域未知单元的初步温度值，然后返回S4执行步骤S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11，至到两次求解未知单元温度满足|T_i-T_j|＜0.00001停止计算。