一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法技术

本发明专利技术提出了一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法，首先建立极坐标下无内热源的身管径向瞬态热传导控制方程，并确定控制方程的定解条件；对控制方程涉及到的变量作无量纲化处理，建立无量纲化的瞬态热传导控制方程和定解条件；对无量纲化的控制方程与定解条件作Laplace变换；解Laplace域内控制方程，得到Laplace域内温度场；对Laplace域内温度场的解作Laplace数值反演；将反演后的结果进行量纲化处理，得到身管径向瞬态温度场。本发明专利技术可用于对火炮身管发射过程中瞬态温度场的分析，节约计算成本的同时可提高计算精度。

An analytical calculation method of radial transient temperature field of barrel

【技术实现步骤摘要】
一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法
本专利技术属于火炮身管温度场计算领域，特别是一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法。
技术介绍
火炮发射过程中，身管内壁承受着高温火药燃气的瞬态热脉冲作用，燃气温度可达3000K，身管内表面温度可达约1000K，高温是导致身管内膛烧蚀损伤的重要因素。准确获得身管温度场变化规律对计算身管损伤、火炮射击精度等有重要意义。而目前对于火炮身管瞬态温度场的计算，一般采用差分法或有限单元法，对时间域和空间域同时进行离散计算，计算过程较为繁琐，且精度受到网格质量等因素的影响，较少见解析计算形式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法，以对火炮身管发射过程中瞬态温度场的分析，节约计算成本的同时可提高计算精度。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法，包括以下步骤：步骤1、建立极坐标下无内热源的身管径向瞬态热传导控制方程，并确定控制方程的定解条件；步骤2、对控制方程涉及到的变量作无量纲化处理，建立无量纲化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、建立极坐标下无内热源的身管径向瞬态热传导控制方程，并确定控制方程的定解条件；/n步骤2、对控制方程涉及到的变量作无量纲化处理，建立无量纲化的瞬态热传导控制方程和定解条件；/n步骤3、对无量纲化的控制方程与定解条件作Laplace变换；/n步骤4、解Laplace域内控制方程，得到Laplace域内温度场；/n步骤5、对Laplace域内温度场的解作Laplace数值反演；/n步骤6、将反演后的结果进行量纲化处理，得到身管径向瞬态温度场。/n

【技术特征摘要】
1.一种身管径向瞬态温度场的解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立极坐标下无内热源的身管径向瞬态热传导控制方程，并确定控制方程的定解条件；
步骤2、对控制方程涉及到的变量作无量纲化处理，建立无量纲化的瞬态热传导控制方程和定解条件；
步骤3、对无量纲化的控制方程与定解条件作Laplace变换；
步骤4、解Laplace域内控制方程，得到Laplace域内温度场；
步骤5、对Laplace域内温度场的解作Laplace数值反演；
步骤6、将反演后的结果进行量纲化处理，得到身管径向瞬态温度场。


2.根据权利要求1所述的身管径向瞬态温度场的解析计算方法，其特征在于，步骤1建立控制方程及确定控制方程的定解条件，具体包括以下步骤：
步骤1.1、建立极坐标下无内热源的身管径向瞬态热传导控制方程：



其中，ρ是身管材料密度；c是身管材料的比热容；t是身管内壁与高温火药燃气进行热量交换的时间；r是身管径向尺寸；λ是身管材料的热传导系数；T是身管温度场；
步骤1.2、确定控制方程的定解条件：



其中，ri为身管的内壁半径；ro为身管的平均外壁半径；h为身管内壁与火药燃气的表面传热系数；T0为身管的初始温度；Tg(t)为火药燃气温度随时间变化的函数；T(r,0)＝T0为初始条件，即整个身管在任意半径长度上0时刻的温度T(r,0)为T0；为内边界条件，表示身管内表面与高温火药燃气发生热对流，导致身管升温，其中T(ri,t)为身管内表面温度；T(ro,t)＝T0为外边界条件，表示在发生热量交换的时间范围内，外表面温度T(ro,t)保持为初始温度T0。


3.根据权利要求2所述的身管径向瞬态温度场的解析计算方法，其特征在于，步骤2建立无量纲化的瞬态热传导控制方程和定解条件，具体包括以下步骤：
步骤2.1、对涉及到的变量作无量纲化处理，包括：无量纲的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：付佳维，钱林方，徐亚栋，李延泽，尹强，陈红彬，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32