一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备技术

本发明专利技术提供的一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备，包括：确定计算模型的稳态假设条件；建立进入舱段、排出舱段的气体热量与舱段内低温贮箱、低温气枕及舱段外环境散热量之间的热平衡关系；计算舱段内气体与舱段内低温贮箱、低温气枕、舱段外环境之间的等效换热系数；根据热平衡关系、等效换热系数，对舱段温度进行求解；其中，低温贮箱位于舱段的上部，低温气枕位于舱段的下部，低温贮箱与舱段的低温气枕之间具有气体流通通道；本发明专利技术具有能够充分考虑发射场环境温度、对低温火箭舱段吹除环境进行有效预示的有益效果，适用于航天系统领域。于航天系统领域。于航天系统领域。

【技术实现步骤摘要】
一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备


[0001]本专利技术涉及航天系统的
，具体涉及一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备。

技术介绍

[0002]新一代运载火箭普遍采用无毒无污染的推进剂，一般均涉及低温推进剂。
[0003]当火箭树立在发射场，当运载火箭加注低温推进剂后，低温推进剂会导致运载火箭舱段内温度环境降低，从而导致仪器设备面临严酷的低温环境。
[0004]为了改善箭上舱段的低温环境，在运载火箭低温推进剂加注后采用高温气体进行舱段内部吹除，在舱段内部吹除过程中，涉及吹除气体与舱段低温壁面的强迫对流，同时舱段内部结构复杂、冷源分布难于确定，从而导致舱段吹除温度环境难于预示。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于：提供一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备，能够充分考虑发射场环境温度、对低温火箭舱段吹除环境进行有效预示。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种舱段内吹除环境温度计算方法，包括：在舱段热气体进入口及气体排出口建立舱段吹除计算模型，所述计算模型的建立步骤如下：确定计算模型的稳态假设条件；建立进入舱段、排出舱段的气体热量与舱段内低温贮箱、低温气枕及舱段外环境散热量之间的热平衡关系；计算舱段内气体与舱段内低温贮箱、低温气枕、舱段外环境之间的等效换热系数；根据热平衡关系、等效换热系数，对舱段温度进行求解；其中，低温贮箱位于舱段的上部，低温气枕位于舱段的下部，低温贮箱与舱段的低温气枕之间具有气体流通通道。
[0007]优选地，所述稳态假设条件包括：热气体进入舱段后与舱段内气体迅速混合，舱段内气体温度均匀分布，均为；排出舱段的气体温度和舱段内气体温度相同，为；舱段内气流与冷源壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同；舱段内气流与常温壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同；舱段外部空气与常温壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同。
[0008]优选地，所述的热平衡关系为：进入舱段和排出舱段的气体之间的热量差应等于向低温贮箱和低温气枕的散热以及向外界环境的散热，计算表达式如下：
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（1）
式（1）中，为进入舱段的吹除气体质量流量，单位为kg/s；为流出舱段的气体质量流量，单位为kg/s；为吹除气体的定压比热容，单位为J/kg/K；为进入舱段的吹除气体温度，单位为K；为舱段内部气体的温度，同时也是排出舱段气体温度，单位为K；为舱段内部气体与低温贮箱内推进剂的换热热流，单位为；为舱段内部气体与低温气枕的换热热流，单位为；为舱段内部气体与外部环境的换热热流，单位为。
[0009]优选地，所述等效换热系数包括：舱段内气体与舱段内低温贮箱的等效换热系数、舱段内气体与低温气枕的等效换热系数、舱段内气体与舱段外环境的等效换热系数。
[0010]优选地，所述对舱段温度进行求解的具体过程为：基于舱段内部流动处于平衡状态，进入舱段和排出舱段气体质量流量相等，对计算表达式（1）进行推导，得到：
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（2）根据式（2），得到舱段内气体温度的计算表达式为：
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（3）式（2）、式（3）中，为吹除气体的定压比热容，单位为J/kg/K；为进入舱段的吹除气体温度，单位为K；为舱段内气体与低温贮箱的接触面积，单位为；为低温贮箱内推进剂的温度，单位为K；为舱段内气体与低温气枕的接触面积；为低温气枕的温度，单位为K；为舱段内气体与舱段外环境的接触面积，单位为；为舱段外部环境温度，单位为K。
[0011]优选地，所述舱段内气体与舱段内低温贮箱的等效换热系数的计算表达式为：
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（4）式（4）中，为低温贮箱下底的防热层厚度，单位为m；为低温贮箱下底的导热系数，单位为；为舱内空气与低温贮箱下底的对流换热系数，单位为;所述舱段内气体与舱段内低温气枕的等效换热系数的计算表达式为：
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（5）式（5）中，为低温气枕上底的防热层厚度，单位为m；为低温气枕上底的导热系数，单位为；为舱内空气与低温气枕上底的对流换热系数，单位为;所述舱段内气体与舱段外环境的等效换热系数的计算表达式为：
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（6）式（6）中，为舱段壁面厚度，单位为m；为舱段壁面材料的导热系数，单位为；为舱内空气与舱段内壁的对流换热系数，单位为; 为舱外部空气与舱段外壁的对流换热系数，单位为。
[0012]相应地，本专利技术还提供了一种舱段内吹除环境温度监测方法，包括：获取舱段遥测温度数据和环境温度测量数据；通过获取的舱段遥测温度数据和环境温度测量数据对高温气体进舱温度进行校准；设定舱段吹除流量和目标环境温度；高温气体进行舱段内部吹除，并实时计算舱段内吹除环境温度；判断实时计算的舱段内吹除环境温度是否达到目标环境温度，如是，则取消高温气体吹出，否则继续计算舱段内吹除环境温度，直到达到目标环境温度；其中，所述实时计算舱段内吹除环境温度所采用的计算方法为如上所述的一种舱段内吹除环境温度计算方法。
[0013]相应地，本专利技术还提供了一种计算机可读存储设备，其中存储有多条指令，其特征在于：所述指令适于由处理器加载并执行如上所述的一种舱段内吹除环境温度计算方法。
[0014]本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术提出了一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备，为了较为准确的获取舱段内部吹除环境温度，能够充分考虑周围环境温度对舱段内部吹除温度环境的影响，获取准确度较高的舱段内部吹除环境温度，从而为仪器设备环境适应性提供更加合理的保障，实用性极强。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本专利技术提供的一种舱段内吹除环境温度计算方法的流程示意图；图2是本专利技术中舱段热气体吹除示意图；图3是本专利技术提供的一种舱段内吹除环境温度监测方法。
具体实施方式
[0016]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0017]一般的运载火箭舱段内部吹除空气温度预示过程不考虑外部环境温度，因此计算结果很难考虑环境温度的影响；这在对舱段内部环境温度预示要求不高的情况下可以接受，但是部分情况下仪器设备对环境温度要求比较苛刻，此时需要更为准确的预示舱段内
部温度环境。
[0018]以下结合附图详细说明本专利技术的一个实施例。
[0019]实施例一如图1所示，一种舱段内吹除环境温度计算方法，包括：在舱段热气体进入口及气体排出口建立舱段吹除计算模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舱段内吹除环境温度计算方法，其特征在于：包括：在舱段热气体进入口及气体排出口建立舱段吹除计算模型，所述计算模型的建立步骤如下：确定计算模型的稳态假设条件；建立进入舱段、排出舱段的气体热量与舱段内低温贮箱、低温气枕及舱段外环境散热量之间的热平衡关系；计算舱段内气体与舱段内低温贮箱、低温气枕、舱段外环境之间的等效换热系数；根据热平衡关系、等效换热系数，对舱段温度进行求解；其中，低温贮箱位于舱段的上部，低温气枕位于舱段的下部，低温贮箱与舱段的低温气枕之间具有气体流通通道。2.根据权利要求1所述的舱段内吹除环境温度计算方法，其特征在于：所述稳态假设条件包括：热气体进入舱段后与舱段内气体迅速混合，舱段内气体温度均匀分布，均为；排出舱段的气体温度和舱段内气体温度相同，为；舱段内气流与冷源壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同；舱段内气流与常温壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同；舱段外部空气与常温壁面进行对流换热，对流换热系数处处相同。3.根据权利要求1所述的舱段内吹除环境温度计算方法，其特征在于：所述的热平衡关系为：进入舱段和排出舱段的气体之间的热量差应等于向低温贮箱和低温气枕的散热以及向外界环境的散热，计算表达式如下： （1）式（1）中，为进入舱段的吹除气体质量流量，单位为kg/s；为流出舱段的气体质量流量，单位为kg/s；为吹除气体的定压比热容，单位为J/kg/K；为进入舱段的吹除气体温度，单位为K；为舱段内部气体的温度，同时也是排出舱段气体温度，单位为K；为舱段内部气体与低温贮箱内推进剂的换热热流，单位为；为舱段内部气体与低温气枕的换热热流，单位为；为舱段内部气体与外部环境的换热热流，单位为。4.根据权利要求3所述的舱段内吹除环境温度计算方法，其特征在于：所述等效换热系数包括：舱段内气体与舱段内低温贮箱的等效换热系数、舱段内气体与低温气枕的等效换热系数、舱段内气体与舱段外环境的等效换热系数。5.根据权利要求4所述的舱段内吹除环境温度计算方法，其特征在于：所述对舱段温度进行求解的具体过程为：基于舱段内部流动处于平衡状态，进入舱段和排出舱段气体质量流...

【专利技术属性】
技术研发人员：张耘隆，徐珊姝，苏虹，牟宇，吴义田，肖耘，褚洪杰，杜涛，吴彦森，李凰立，闫指江，张津泽，李舟阳，唐伟，胡彦辰，刘汉宇，高武焕，李森，崔硕，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：