[发明专利]一种舱段内吹除环境温度计算方法、监测方法及存储设备

权利要求书

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；

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T₀；

排出舱段的气体温度和舱段内气体温度相同，为T₀；

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；

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：

m_iC_pT_i-m₀C_pT₀＝Q₁+Q₂+Q₃         (1)

式(1)中，m_i为进入舱段的吹除气体质量流量，单位为kg/s；m₀为流出舱段的气体质量流量，单位为kg/s；C_p为吹除气体的定压比热容，单位为J/kg/K；T_i为进入舱段的吹除气体温度，单位为K；T₀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；

Q₁为舱段内部气体与低温贮箱内推进剂的换热热流，单位为W/m²；Q₂为舱段内部气体与低温气枕的换热热流，单位为W/m²；Q₃为舱段内部气体与外部环境的换热热流，单位为W/m²；

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h_eff1、舱段内气体与低温气枕的等效换热系数h_eff2、舱段内气体与舱段外环境的等效换热系数h_eff3；

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：

m_iC_p(T_i-T₀)＝h_eff1A₁(T₀-T₁)+h_eff2A₂(T₀-T₂)+h_eff3A₃(T₀-T_h)   (2)

根据式(2)，得到舱段内气体温度T₀的计算表达式为：

式(2)、式(3)中，C_p为吹除气体的定压比热容，单位为J/kg/K；T_i为进入舱段的吹除气体温度，单位为K；

A₁为舱段内气体与低温贮箱的接触面积，单位为m²；T₁为低温贮箱内推进剂的温度，单位为K；

A₂为舱段内气体与低温气枕的接触面积；T₂为低温气枕的温度，单位为K；A₃为舱段内气体与舱段外环境的接触面积，单位为m²；T_h为舱段外部环境温度，单位为K。