[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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及航天系统的技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

针对相关技术中存在的不足，本发明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。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

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。

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。

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：

        （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。