[發明專利]一種含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法

在審

• 申請號: 202111485183.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114169167A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 丁銘;吉潔;顏冰;王波濤;魏依瀾;肖柏成
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01K7/02;G01K15/00;G06F119/08
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

1.一種含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，建立三維空間維度，選擇共軛傳熱中的層流接口，并選擇添加研究；

步驟2，建立含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差幾何模型；

步驟3，分別對待測固體層、氣膜層、熱電偶等的材料屬性進行設置；

步驟4，分別設置傳熱接口、層流接口以及多物理場接口；

步驟5，對幾何模型進行網格劃分，直至進一步細化網格或時間步長不會實質性地改變仿真輸出；

步驟6，配置求解器并進行求解計算，生成模型溫度分布圖；

步驟7，改變以下參數中的一項或多項以得到相關仿真結果并對仿真結果后處理，所述參數包括：氣膜溫度，氣膜層厚度，待測固體層厚度，燃氣溫度，與熱電偶相關的不同位置或鋪設方式或固定方式；

步驟8，進行表面測溫誤差仿真分析。

2.根據權利要求1所述的含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法，其特征在于，所述步驟4中包括：確定均來自材料性能的傳熱接口導熱系數、恒壓熱容和密度等參數，添加并設置流入屬性的邊界及上游溫度，添加流出屬性，添加熱通量屬性并選擇相應邊界、設置相關參數；確定均來自材料性能的層流接口動力黏度等參數，添加并設置入口、出口屬性的邊界及邊界條件；多物理場耦合接口中，流體流動設置為層流，傳熱設置為固體和流體傳熱。

3.根據權利要求1所述的含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法，其特征在于，所述步驟2中幾何模型包括氣膜層模型、待測固體層模型以及熱電偶模型，所述待測固體層為平行直板狀或弧狀，所述熱電偶模型置于氣膜層與待測固體層交界處，必要時對待測固體進行刻槽建模或建立膠固定模型對熱電偶進行固定，所述熱電偶模型由前端部半球形及后部兩根圓柱狀熱電偶絲組成，熱電偶溫度測點位于前端部半球最大截面中心，待測固體表面待測點位于與熱電偶半球前端部垂直齊平的待測固體表面。

4.根據權利要求1所述的含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法，其特征在于，所述步驟3中的待測固體層采用鎳基合金或其他材料，所述氣膜層為空氣、氮氣、水蒸汽和/或二氧化碳，所述熱電偶采用鉑銠合金或其他材料，材料屬性參數來源于ComsolMultiphysics多物理場仿真軟件自帶材料庫，或者來源于實驗數據和/或相關文獻資料。

5.根據權利要求1所述的含氣膜冷卻的固體表面測溫誤差仿真分析方法，其特征在于，所述步驟7中的對仿真結果后處理包括以下一項或多項：

(1)添加點探針監測熱電偶測點溫度、域點探針監測待測固體表面待測點溫度；

(2)選取結果菜單欄數據集中的參數化表面，輸出熱電偶半球前端一定范圍溫度分布圖，取平均后與熱電偶測點溫度進行比較；

(3)選取結果菜單欄數據集中的參數化表面，輸出熱電偶半球前端一定范圍數據集，選擇二維繪圖組，添加溫度或速度表面、添加流線，觀察表面流線分布；

(4)在結果菜單欄溫度中節點添加流線，并為流線添加速度大小的顏色表達式，觀察熱電偶附近流線分布與溫度分布的關系；

(5)選取結果菜單欄數據集中的表面，輸出待測固體上下表面、熱電偶表面等所關心的表面的溫度或等值線分布，觀察熱電偶的鋪設對待測固體表面溫度分布的影響；

(6)選取結果菜單欄數據集中的三維截線或三維邊，輸入三維截線坐標或在幾何中選擇相應三維邊，輸出沿熱電偶絲的溫度分布，選擇一維繪圖組，添加線圖，觀察熱電偶絲沿鋪設方向的溫度分布曲線。