(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210597239.6 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 上海宇航系统工程研究所 地址 201108 上海市闵行区金都路380 5号 (72)发明人 张卫东　孙培杰　严立　杨帆　 丁逸夫　洪刚　张亮　包轶颖　 赵一霖　胡迪科　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 专利代理师 胡晶 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种运载火箭发动机喷流热辐射分析方法 及系统 (57)摘要 一种运载火箭 发动机喷流热辐射分析方法， 包括： 建立包含坐标原点和坐标方向的当地坐标 系， 基于所述当地坐标系进行面网格划分和体网 格划分； 基于光谱吸收系数数据库和输入的流场 参数计算获取所述体网格中各节点的气体光谱 吸收系数； 基于固体颗粒的光谱散射因子、 光谱 吸收因子和 固体颗粒直径计算光谱散射截面和 光谱吸收截面， 结合固体颗粒数密度计算固体颗 粒的光谱吸收系数与光谱散射系数； 基于所述气 体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数 与光谱散射系数， 采用反向蒙特卡罗法模拟计算 出喷流热辐射密度。 通过面网格划分、 体网格划 分， 并通过后台自动调用 气体辐射特性计算、 颗 粒辐射特性计算和发动机热辐射计算程序， 完成 发动机辐射特性分析。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114996844 A 2022.09.02 CN 114996844 A 1.一种运载火箭发动机喷流热辐射分析 方法， 其特 征在于， 包括： 建立包含坐标原点和坐标方向的当地坐标系， 基于所述当地坐标系 进行面网格划分和 体网格划分； 基于光谱吸收系数数据库和输入的流场参数计算获取所述体网格中各节点的气体光 谱吸收系数； 基于固体颗粒的光谱散射因子、 光谱吸收因子和固体颗粒直径计算光谱散射截面和光 谱吸收截面， 结合固体颗粒 数密度计算固体颗粒的光谱吸 收系数与光谱散射系数； 基于所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数， 采用反向 蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度。 2.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法， 其特征在于， 所述采用 反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度之后还 包括： 存储所述分析 方法运行 过程中的过程数据和输入数据； 按照预设模式显示所述过程数据和所述输入数据。 3.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法， 其特征在于， 所述基于 所述当地 坐标系进行面网格划分和体网格划分包括： 输入坐标系定义、 面方程式、 面法线方向、 面网格划分方式、 面温度、 固体壁面发射率、 面与面的交界方式； 基于所述坐标系定义、 面方程式、 面法线方向、 面网格划分方式、 面温度、 固体壁面发射 率、 面与面的交界方式进行面网络划分； 输入体网格区域和网格划分规则， 基于各面组合成的体区域， 进行区域内部三维体网 格的划分。 4.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法， 其特征在于， 所述基于 光谱吸收系数数据库和输入的流场参数获取所述体网格中各节点的气体光谱吸收系数包 括： 调用HITRAN和HITE MP数据库中目标气体在目标波数和目标温度的光谱吸 收系数； 针对目标节点 参数进行差值计算以获取不同气体的光谱吸 收系数； 对不同气体的光谱吸 收系数进行积分获取目标节点的气体光谱吸 收系数。 5.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法， 其特征在于， 所述基于 固体颗粒的光谱散射因子、 光谱吸收因子和固体颗粒直径计算光谱散射截面和光谱吸收截 面， 结合固体颗粒 数密度计算固体颗粒的光谱吸 收系数与光谱散射系数包括： 获取固体颗粒的折射率和吸收系数， 采用Mie散射理论计算其光谱散射因子和光谱吸 收因子； 基于固体颗粒光谱散热因子和光谱吸收因子结合固体颗粒直径， 计算光谱散射截面和 光谱吸收截面； 基于所述光谱散射截面和光谱吸收截面， 结合固体颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸 收系数和光谱散射系数。 6.根据权利要求1所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析方法， 其特征在于， 所述基于 所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与光谱散射系数， 采用反向蒙特卡罗 法模拟计算出喷流热辐射密度包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996844 A 2获取所述气体光谱吸 收系数和所述固体颗粒光谱吸 收系数与光谱散射系数； 获取网格信息和光线射线信息， 判断光线 进入喷流 流场的入射 点； 通过概率模型模拟光线在流场中的传递及发生衰减事件的过程， 输出模拟结果以获取 喷流热辐射密度。 7.一种运载火箭发动机喷流热辐射分析系统， 其特 征在于， 包括： 网格划分模块， 用于建立包含坐标原点和坐标方向的当地坐标系， 基于所述当地坐标 系进行面网格划分和体网格划分； 气体辐射特性计算模块， 用于基于光谱吸收系数数据库和输入的流场 参数获取所述体 网格中各节点的气体光谱吸 收系数； 颗粒辐射特性计算模块， 用于基于固体颗粒的光谱散射因子、 光谱吸收因子和固体颗 粒直径计算光谱散射截面和光谱吸收截面， 结合颗粒数密度计算固体颗粒的光谱吸收系数 与光谱散射系数； 热流密度计算模块， 用于基于所述气体光谱吸收系数和所述固体颗粒光谱吸收系数与 光谱散射系数， 采用反向蒙特卡罗法模拟计算出喷流热辐射密度。 8.根据权利要求7所述的运载火箭发动机喷流热辐射分析系统， 其特征在于， 还包括数 据管理模块， 用于存储所述分析方法运行过程中的过程数据和输入数据并按照预设模式显 示所述过程数据和所述输入数据。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 存储器， 用于存 储处理程序； 处理器， 执行所述处理程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的运载火箭发动机喷 流热辐射分析 方法。 10.一种可读存储介质， 其特征在于， 所述可读存储介质上存储有处理程序， 所述处理 程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项所述的运载火箭发动机喷流热辐 射 分析方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996844 A 3