具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1是根据本发明实施例提供的一种热沉推力室瞬态传热计算方法的流程图。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S102，获取目标热沉推力室的初始热力学参数。

可选地，目标热沉推力室包括：液氧/甲烷发动机热沉推力室。初始热力学参数包括：通过测量得到的燃气温度，燃气压强，和通过计算得到的燃气比热，燃气粘度，普朗特数，特征速度，比热比，马赫数；以及目标热沉推力室的内壁初始温度，内壁的热扩散系数，内壁导热系数，内壁材料密度和目标热沉推力室的几何参数。

步骤S104，基于初始热力学参数，对目标热沉推力室的燃气侧壁面温度进行迭代计算，得到目标燃气侧壁面温度。

步骤S106，基于目标燃气侧壁面温度，得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。

具体的，图2是根据本发明实施例提供的一种迭代计算的流程图。如图2所示，步骤S104还包括如下步骤：

步骤S1041，设定燃气侧壁面温度的初始值；

步骤S1042，基于初始热力学参数和初始值，计算目标热沉推力室的燃气对流换热系数；

可选地，在本发明实施例中，利用修正后的巴兹公式计算燃气对流换热系数；

步骤S1043，基于燃气对流换热系数，利用一维平板非稳态传热计算方法，得到燃气侧壁面温度的迭代值；

步骤S1044，将初始值替换为迭代值进行下一次迭代计算，直到迭代值与初始值的差值小于预设值；

步骤S1045，将迭代值作为目标燃气侧壁面温度。

本发明提供了一种热沉推力室瞬态传热计算方法，通过一维平板非稳态传热计算方法对热沉推力室的一维瞬态传热进行计算的方式，使得计算过程简单、便捷且准确，缓解了现有技术中存在的缺乏关于液氧/甲烷发动机热沉推力室瞬态传热计算方法的技术问题。

可选地，在本发明实施例中，步骤S1042中，通过如下计算算式计算燃气对流换热系数：

其中，

h_g为燃气对流换热系数，C为常系数，D_t为喉部直径，c_p为燃气比热，μ为燃气粘度，Pr为普朗特数，p_c为推力室压强，c^*为特征速度，R为喉部曲率半径，A_t为喷管喉部面积，A为局部界面面积，σ为无量纲因子，T_wg为初始值，T_st为近壁面燃气温度，γ为比热比，Ma为马赫数。

在本发明实施例中，目标热沉推力室为液氧/甲烷发动机热沉推力室。式中的常系数C的取值会受到模型尺寸、工作条件等因素的影响，工程上一般通过对常系数C进行修正以使得一维传热计算结果和试验结果更加吻合。因此，本发明实施例结合实际试验数据对常系数C进行了修正，具体的，通过如下算式对常系数进行修正：C’＝1.5C，其中，C’为修正之后的常系数。可选地，在本发明实施例中，取值C’＝1.5C＝0.039。

推力室壁适用于一维平板传热模型，即温度仅沿厚度方向变化。图3是根据本发明实施例提供一种一维平板传热模型的示意图。如图3所示，无限大平板的内壁厚度为δ，内部初始温度为T₀，在初始瞬间将它放于温度为T_st的燃气中，一侧受热另一侧为绝热壁面。可以使用Camp近似拟合公式法求得内壁不同深度不同时刻的温度。

具体的，在本发明实施例的步骤S1043中，通过如下计算算式计算迭代值：

T(η,t)＝[A₁(exp(-μ_nF₀cos(μ_nη)))](T₀-T_st)+T_st

其中，

A₁＝1.0101+0.2575×(1-exp(-0.4271B_i))

T(η，t)为迭代值，A₁为第一拟合系数，μ_n为特征值，F₀为傅里叶数，η为轴向位置，T₀为内壁初始温度，T_st为近壁面燃气温度，B_i为毕渥数，h_g为燃气对流换热系数，δ为内壁厚度，α为热扩散系数，t为时间。

可选地，步骤S106还包括如下步骤：

步骤S1061，基于目标燃气侧壁面温度，计算毕渥数和傅里叶数；

步骤S1062，基于毕渥数和傅里叶数，利用一维平板非稳态传热计算方法得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。

具体的，通过如下计算算式计算热流密度：

其中，

为热流密度，B₁为第二拟合系数，ρ为内壁材料密度，c_p’为内壁比热。

在本发明实施例中，首先通过对流换热系数和燃气侧壁面温度之间的关系，利用迭代的方式计算出目标燃气侧壁面温度T_wg，然后将T_wg代入到一维平板传热模型中，得到中间变量B_i和F₀，最后再将中间变量代入到一维平板传热模型中关于内壁不同深度和不同时刻的温度的计算公式中，计算得到目标热沉推力室的瞬态温度，以及通过热流密度计算公式计算得到目标热沉推力室的热流密度。

本发明实施例提供的一种热沉推力室瞬态传热计算方法，解决了液氧/甲烷发动机热沉推力室瞬态传热计算的问题，通过一维平板非稳态传热计算方法对热沉推力室的一维瞬态传热进行计算的方式，使得计算过程简单、便捷且准确，具有较强的工程实践意义；本发明实施例提供的方法建立了燃气温度、壁温和热流密度之间的关系，三者之间可以实现互推，对于理解热沉推力室传热特点、得到温度和热流分布信息具有重要意义。

实施例二：

图4是根据本发明实施例提供的一种热沉推力室瞬态传热计算系统的示意图。如图4所示，该系统包括：获取模块10，迭代模块20和计算模块30。

具体的，获取模块10，用于获取目标热沉推力室的初始热力学参数。

迭代模块20，用于基于初始热力学参数，对目标热沉推力室的燃气侧壁面温度进行迭代计算，得到目标燃气侧壁面温度。

计算模块30，用于基于目标燃气侧壁面温度，得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。

具体的，迭代模块20，还用于：设定燃气侧壁面温度的初始值；基于初始热力学参数和初始值，计算目标热沉推力室的燃气对流换热系数；基于燃气对流换热系数，利用一维平板非稳态传热计算方法，得到燃气侧壁面温度的迭代值；将初始值替换为迭代值进行下一次迭代计算，直到迭代值与初始值的差值小于预设值；将迭代值作为目标燃气侧壁面温度。

本发明提供了一种热沉推力室瞬态传热计算系统，通过一维平板非稳态传热计算方法对热沉推力室的一维瞬态传热进行计算的方式，使得计算过程简单、便捷且准确，缓解了现有技术中存在的缺乏关于液氧/甲烷发动机热沉推力室瞬态传热计算方法的技术问题。

具体的，迭代模块20通过如下计算算式计算燃气对流换热系数：

其中，

h_g为燃气对流换热系数，C为常系数，D_t为喉部直径，c_p为燃气比热，μ为燃气粘度，Pr为普朗特数，p_c为推力室压强，c^*为特征速度，R为喉部曲率半径，A_t为喷管喉部面积，A为局部界面面积，σ为无量纲因子，T_wg为初始值，T_st为近壁面燃气温度，γ为比热比，Ma为马赫数。

可选地，通过如下算式对常系数进行修正：C’＝1.5C，其中，C’为修正之后的常系数。可选地，在本发明实施例中，取值C’＝1.5C＝0.039。

具体的，迭代模块20还通过如下计算算式计算迭代值：

T(η,t)＝[A₁(exp(-μ_nF₀cos(μ_nη)))](T₀-T_st)+T_st

其中，

A₁＝1.0101+0.2575×(1-exp(-0.4271B_i))

T(η，t)为迭代值，A₁为第一拟合系数，μ_n为特征值，F₀为傅里叶数，η为轴向位置，T₀为内壁初始温度，T_st为近壁面燃气温度，B_i为毕渥数，h_g为燃气对流换热系数，δ为内壁厚度，α为热扩散系数，t为时间。

可选地，计算模块30还用于：基于目标燃气侧壁面温度，计算毕渥数和傅里叶数；基于毕渥数和傅里叶数，利用一维平板非稳态传热计算方法得到目标热沉推力室的瞬态温度和热流密度。

具体的，计算模块30通过如下计算算式计算热流密度：

其中，

为热流密度，B₁为第二拟合系数，ρ为内壁材料密度，c_p’为内壁比热。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。