CN112560251B - 一种伪装网表面温度数值计算的简化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伪装网表面温度数值计算的简化方法,该方法步骤如下:建立研究对象数值分析的几何模型,明确研究对象的材料属性;建立简化后等效的伪装网几何模型;建立伪装网与目标和周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网的传热模型;根据上述传热模型确定伪装网表面总热流,进而根据能量方程获得表面温度分布;根据等效结构的数值分析模型计算伪装网表面温度,与伪装网模型温度场计算结果对比,对简化模型的材料属性、对流换热系数等相关参数进行合理调整再次计算对比直到误差在可接受范围内。本发明建立了计算伪装网表面温度的简化方法,将伪装网几何模型和传热模型进行简化,便于高效、较为准确的计算复杂结构伪装网的表面温度分布。
Description
技术领域
本发明属于传热技术领域,具体涉及一种等效传热的结构温度场数值计算方法。
背景技术
地面固定军事设施是关系国防安全的重要设备,在军事行动中具有重要的战略地位,是精确制导武器首选的打击目标之一;伪装网由于价格低廉、使用方便、工艺稳定等优点被广泛用于地面固定军事设施的伪装。
伪装网结构复杂,其传热方式也较为复杂,想要得到不同环境,不同目标和不同的天气条件下伪装网的三维空间温度场,进而深入研究伪装网的红外特性,仅采用试验的方法,工作量巨大,需要耗费大量人力物力对不同情况进行试验,近几十年来,随着计算机技术的飞速发展,数值模拟方法已广泛应用于分析传热过程;为了弄清伪装网在服役过程中温度分布规律,进而对伪装网的伪装效果进行评估分析和改进,采用试验和模拟相结合的手段不失为一种有效途径。
传热分为三种基本传热方式,在传热分析中对结构三维空间温度分布起着至关重要的作用。由于伪装网服役时流场的复杂性,故以等效对流换热系数来考虑更为合理。该参数目前国内外学者常用经验公式或经验数值,导致温度场数值分析结果与实际情况误差较大,最终会导致伪装网难以达到预期的红外伪装效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伪装网表面温度数值计算的简化方法。
实现本发明目的的技术方案为:一种伪装网表面温度数值计算的简化方法,包含如下步骤:
步骤1、建立研究对象数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景,明确研究对象的材料属性;
步骤2、建立简化后等效的伪装网几何模型;
步骤3、建立小块伪装网与目标和周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网传热模型,包括伪装网表面对流换热模型、伪装网表面与大气背景间辐射换热模型、太阳辐射模型、伪装网与目标之间的辐射换热模型、地面对伪装网表面的辐射模型、热传导模型;
步骤4、根据上述传热模型确定伪装网表面总热流,进而根据能量方程获得表面温度分布;
步骤5、根据等效结构的数值分析模型计算其表面温度,与原始模型温度场计算结果对比,对简化模型的材料属性、对流换热系数进行调整。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:1)本发明建立了伪装网表面温度数值计算的简化方法,考虑气象条件等因素对表面温度的影响作用,可以将伪装网数值分析模型进行合理简化;2)本发明在不计算外界流场的情况下,将外界环境的影响转换为若干个合理且较为准确的边界条件,具有高效、准确、快速计算物体温度场的特点。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是伪装网与目标和周围背景间换热模型的建立和简化流程图。
图2是伪装网与目标和周围背景间传热关系示意图。
图3是小块伪装网进行简化对流换热系数的示意图。
图4是2019年11月21日0:00到24:00间气温、湿度随时间变化图。
图5是2019年11月21日0:00到24:00间风速随时间变化图。
图6是小块伪装网与简化结构温度对时间变化的对比图。
具体实施方式
本发明提供一种伪装网表面温度数值计算的简化方法,包括以下步骤:
步骤1、建立研究对象数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景,明确在役研究对象的材料属性;
步骤2、建立简化后等效的伪装网几何模型;
步骤3、建立伪装网与目标和周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网传热模型,包括伪装网表面对流换热模型、伪装网表面与大气背景间辐射换热模型、太阳辐射模型、伪装网与目标之间的辐射换热模型、地面与伪装网表面间辐射换热模型、热传导模型;
步骤4、根据上述传热模型确定伪装网表面总热流,进而根据能量方程获得表面温度分布;
步骤5、根据等效结构的数值分析模型计算其表面温度,与原始模型温度场计算结果对比,对简化模型的参数进行调整。
进一步的,步骤1中采用ICEM软件,针对具有规则切花的伪装网,根据伪装网实际的几何形状,取伪装网具有伪装特性的特征单元;将伪装网表面划分为多个结构相同的最小单元,承载伪装特性的最小结构单元定义为特征单元;所述小块伪装网是多个特征单元组合而成;建立一小块数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景;根据实际测量数据以及现有资料,选择合适的材料属性赋给小块伪装网、简单目标和地面背景;所述简单目标为立方体目标。
步骤2中建立简化后等效的伪装网几何模型:针对伪装网复杂的几何结构,对伪装网的切花和孔洞简化,认为切花将孔洞填充好;简化后的几何模型为厚度与实际几何模型一致的半透明平板;半透明平板是所使用的数值模拟软件fluent中边界条件的一种;伪装网简化后的结构可用于整张伪装网的计算研究。
步骤3中所述的建立伪装网与周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网传热模型,包括伪装网表面对流换热模型、伪装网表面与大气背景间辐射换热模型、太阳辐射模型、伪装网与目标之间的辐射换热模型、地面对伪装网表面的辐射模型、热传导模型分别为;
(a)伪装网表面对流换热模型为:
通用对流换热计算模型为:
qconv=h(Tw-Tair)
式中,qconv为伪装网表面对流换热热流密度,h为对流换热系数,Tw是伪装网表面温度,Tair是空气;由于伪装网分为上下两个表面,需要采用两个公式将对流换热系数进行区分;
对于伪装网上表面:
qconvs=hup(Tws-Tair)
对于伪装网下表面:
qconvx=hdown(Twx-Tair)
式中,qconvs是伪装网上表面对流换热热流密度,qconvx是伪装网下表面对流换热热流密度,hup为伪装网上表面对流换热系数,hdown为伪装网下表面对流换热系数,Tws是伪装网上表面温度,Twx是伪装网下表面温度;
对流换热系数h的确定与简化:将建立的小块伪装网几何模型与同尺寸的简化模型分别进行计算,设置相同的热边界条件,设置相同的入口风速,朝向风速入口的方向记为伪装网迎风面,朝向风速出口的方向记为伪装网背风面,距离背风面相同位置选择相同尺寸的截面,取此截面的平均风速为等效截面风速,调整简化模型的入口风速使其截面的平均风速与小块伪装网的截面风速相近,此时简化模型的入口风速即为等效对流换热系数公式中的风速,记为vconv;
根据文献可以采用迎风背风面的公式将对流换热系数进行简化:
表面是迎风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=7.4+4.0*vconv
表面是背风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=4.2+3.5*vconv
式中,vconv是等效的风速;
由于伪装网原始结构具有切花,空气可以通过切花的孔洞带走一部分热量,简化后的半透明平板没有切花和孔洞,空气不能通过孔洞带走一部分热量,因此需要对等效的对流换热系数进行适当修正;且伪装网结构复杂,其下表面对流换热系数难以用经验公式计算得出,因此在等效结构进行数值计算时赋给伪装网下表面一个与风速成线性相关的等效的对流换热系数hdown,认为该对流换热系数对结果温度场分布的影响与实际相近,将等效对流换热系数带入数值分析模型进行计算,将计算的温度场分布结果与小块伪装网结构的计算结果进行对比,进行进一步修正以减小误差;
(b)伪装网表面与大气背景间辐射换热模型:
对于晴朗天空:
对于多云的天空:
式中,qair是伪装网表面与大气背景间辐射换热热流;
qsky为大气长波辐射;
αsky为伪装网表面对大气长波辐射的吸收率;
σ是Stefan-Boltzmann常数;
εs是伪装网表面发射率;
a,b为经验系数,a=0.61,b=0.05;
e为空气中水蒸气压力;
εa为天空背景发射率,在0.7-0.98范围取值;
εa(c)=εa(1+nc2)
c为云层厚度等级;
Tcc为云层平均绝对温度;
n为经验常数,随云层厚度由薄向厚变化,在0.2-0.04范围取值;
等效结构的表面与大气背景间辐射换热模型可用上述模型;
(c)太阳辐射模型:
1)太阳直射:
任意表面上得到的太阳直射可按下式计算:
qsund=rIscPm cos i
式中,qsund为表面获得的太阳直射辐射:r为日地修正值;Isc为太阳常数,一般取值1370W/m2;P为大气透明度;m为大气质量;i为任意倾斜面上的太阳光入射角,水平面的情况下cos i=sinhsun;
其中,hsun是太阳高度角,由当地经纬度、日期、时间计算得到;
2)太阳散射:
倾斜面上太阳散射辐射:
式中,qsuns为倾斜面上太阳散射辐射,c1、c2为经验系数;
3)周围地物的反射:
对于倾斜面,需要考虑来自地面的反射辐射:
式中,qsunref为地面的反射辐射,qsund为太阳直射,qsuns为太阳散射,αground为地表的太阳反射率,β为任意倾斜面的倾斜角;
表面吸收的总体太阳辐射热流为:
qsun=αw(qsund+qsuns+qsunrdf)
αw是伪装网表面吸收率;
等效结构表面接收到的太阳辐射可用上述模型;
(d)伪装网与目标之间的辐射换热模型:
主要考虑伪装网下表面与目标表面,伪装网有一定的通视度,太阳辐射可以通过伪装网的孔到达伪装网下方的目标表面;
伪装网下表面的有效辐射为:
目标表面的投入辐射:
目标表面的有效辐射:
式中,qwx是伪装网下表面的有效辐射,Jm是目标表面的有效辐射,ρw是伪装网表面反射率,σ是Stefan-Boltzmann常数,Twx是伪装网下表面温度,qmt是目标表面的投入辐射,εtong是伪装网的通视度,αm是目标表面吸收率,ρm是目标表面反射率;
辐射换热的简化:设置的半透明平板可以通过一部分太阳辐射,将其类比为伪装网有一定的通视度可以通过一部分太阳辐射。伪装网表面发射率可以根据通视度的数值适当进行调整;
(e)地面对伪装网表面的辐射模型:
地面对伪装网上表面的辐射热流:
地面对伪装网下表面的辐射热流:
式中,qgrounds为地面自身辐射热流,qgroundx为地面自身辐射热流,εground为地面发射率,Tground为地面温度;
考虑到伪装网与地面间有角度,地面对伪装网上表面的辐射换热需要考虑角系数,Xw为伪装网对地面的角系数,Xd为地面对伪装网的角系数;
(f)热传导模型:
式中,qcond为导热的热通量,λ为伪装网的导热系数,δ为伪装网的厚度;
简化后的模型相当于伪装网进行切花之前的一张平整的布面,其导热系数、密度、定压比热容等材料参数取原始伪装网的材料参数;
进一步的,采用热平衡原理求解表面总热流,获得表面温度场分布,伪装网表面总热流所用公式为:
伪装网上表面总热流公式:
qtotals=qair+qsun+qconvs+qgrounds+qcond
伪装网下表面总热流公式:
qtotalx=qconvx+qwx+qgroundx-qcond
式中,qtotals为伪装网上表面总热流,qtotalx伪装网下表面总热流。
进一步的,数值计算采用瞬态分析计算,根据研究对象等效结构的数值分析模型计算其表面温度,与原始模型温度场计算结果对比,对简化模型的材料参数、对流换热系数等参数进行调整。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例
结合图1,一种伪装网表面温度数值计算的简化方法,包括以下步骤:
步骤1、建立研究对象数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景,明确研究对象的材料属性;
采用ICEM软件,针对具有规则切花的伪装网,根据伪装网实际的几何形状,取伪装网具有伪装特性的特征单元;将伪装网表面划分为多个结构相同的最小单元,承载伪装特性的最小结构单元定义为特征单元;所述小块伪装网是多个特征单元组合而成;建立一小块数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景;根据实际测量数据以及现有资料,选择合适的材料属性赋给小块伪装网、简单目标和地面背景;所述简单目标为立方体目标。
步骤2、建立伪装网与周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网传热模型,如图2所述,包括伪装网表面对流换热模型、伪装网表面与大气背景间辐射换热模型、太阳辐射模型、伪装网与目标之间的辐射换热模型、地面对伪装网表面的辐射模型、热传导模型,分别为;
(a)伪装网表面对流换热模型为:
通用对流换热计算模型为:
qconv=h(Tw-Tair)
式中,qconv为伪装网表面对流换热热流密度,h为对流换热系数,Tw是伪装网表面温度,Tair是空气;由于伪装网分为上下两个表面,需要采用两个公式将对流换热系数进行区分;
对于伪装网上表面:
qconvs=hup(Tws-Tair)
对于伪装网下表面:
qconvx=hdown(Twx-Tair)
式中,qconvs是伪装网上表面对流换热热流密度,qconvx是伪装网下表面对流换热热流密度,hup为伪装网上表面对流换热系数,hdown为伪装网下表面对流换热系数,Tws是伪装网上表面温度,Twx是伪装网下表面温度;
(b)伪装网表面与大气背景间辐射换热模型:
对于晴朗天空:
对于多云的天空:
式中,qradiation是伪装网表面与大气背景间辐射换热热流;
qsky为大气长波辐射;
αsky为伪装网表面对大气长波辐射的吸收率;
σ是Stefan-Boltzmann常数;
εs是伪装网表面发射率;
a,b为经验系数,a=0.61,b=0.05;
e为空气中水蒸气压力;
εa为天空背景发射率,在0.7-0.98范围取值;
εa(c)=εa(1+nc2)
c为云层厚度等级;
Tcc为云层平均绝对温度;
n为经验常数,随云层厚度由薄向厚变化,在0.2-0.04范围取值;
(c)太阳辐射模型:
1)太阳直射:
任意表面上得到的太阳直射可按下式计算:
qsund=rIscPm cos i
式中,qsund为表面获得的太阳直射辐射:r为日地修正值;Isc为太阳常数,一般取值1370W/m2;P为大气透明度;m为大气质量;i为任意倾斜面上的太阳光入射角,水平面的情况下cosi=sinnsun;
其中,hsun是太阳高度角,由当地经纬度、日期、时间计算得到;
2)太阳散射:
倾斜面上太阳散射辐射:
式中,qsuns为倾斜面上太阳散射辐射,c1、c2为经验系数;
3)周围地物的反射:
对于倾斜面,需要考虑来自地面的反射辐射:
式中,qsunref为地面的反射辐射,qsund为太阳直射,qsuns为太阳散射,αground为地表的太阳反射率,β为任意倾斜面的倾斜角;
表面吸收的总体太阳辐射热流为:
qsun=αw(qsund+qsuns+qsunrdf)
αw是伪装网表面吸收率;
(d)伪装网与目标之间的辐射换热模型:
主要考虑伪装网下表面与目标表面,伪装网有一定的通视度,太阳辐射可以通过伪装网的孔到达伪装网下方的目标表面:
伪装网下表面的有效辐射:
目标表面的投入辐射:
目标表面的有效辐射:
式中,qwx是伪装网下表面的有效辐射,Jm是目标表面的有效辐射,ρw是伪装网表面反射率,σ是Stefan-Boltzmann常数,Twx是伪装网下表面温度,qmt是目标表面的投入辐射,εtong是伪装网的通视度,αm是目标表面吸收率,ρm是目标表面反射率;
(e)地面对伪装网表面的辐射模型:
地面对伪装网上表面的辐射热流:
地面对伪装网下表面的辐射热流:
式中,qgrounds为地面自身辐射热流,qgroundx为地面自身辐射热流,εground为地面发射率,Tground为地面温度;
考虑到伪装网与地面间有角度,地面对伪装网上表面的辐射换热需要考虑角系数,Xw为伪装网对地面的角系数,Xd为地面对伪装网的角系数;
(f)热传导模型:
式中,qcond为导热的热通量,λ为伪装网的导热系数,δ为伪装网的厚度;
进一步的技术方案:采用热平衡原理求解表面总热流,获得表面温度场分布,伪装网表面总热流所用公式为:
伪装网上表面总热流公式:
qtotals=qair+qsun+qconvs+qgrounds+qcond
伪装网下表面总热流公式:
qtotalx=qconvx+qwx+qgroundx-qcond
式中,qtotals为伪装网上表面总热流,qtotalx伪装网下表面总热流。
进而伪装网获得表面温度分布。
结合图3,对流换热系数h的确定与简化,有以下步骤:将建立的小块伪装网几何模型与同尺寸的简化模型分别进行计算,设置相同的热边界条件,设置相同的入口风速,朝向风速入口的方向记为伪装网迎风面,朝向风速出口的方向记为伪装网背风面,距离背风面相同位置选择相同尺寸的截面,取此截面的平均风速为等效截面风速,调整简化模型的入口风速使其截面的平均风速与小块伪装网的截面风速相近,此时简化模型的入口风速即为等效对流换热系数公式中的风速,记为vconv;
根据文献可以采用迎风背风面的公式将对流换热系数进行简化:
表面是迎风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=7.4+4.0*vconv
表面是背风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=4.2+3.5*vconv
式中,vconv是等效的风速;
由于伪装网原始结构具有切花,空气可以通过切花的孔洞带走一部分热量,简化后的半透明平板没有切花和孔洞,空气不能通过孔洞带走一部分热量,因此需要对等效的对流换热系数进行适当修正;且伪装网结构复杂,其下表面对流换热系数难以用经验公式计算得出,因此在等效结构进行数值计算时赋给伪装网下表面一个与风速成线性相关的等效的对流换热系数hdown,认为该对流换热系数对结果温度场分布的影响与实际相近,将等效对流换热系数带入数值分析模型进行计算,将计算的温度场分布结果与小块伪装网结构的计算结果进行对比,进行进一步修正以减小误差;
本实施例中,以2019年11月21日0:00到24:00间东经119.09°、北纬32.07°处天气参数为计算条件,图4为气温、湿度随时间变化图,图5为风速随时间变化图,对水平放置且悬空,尺寸为0.5m×0.5m×0.02m、通视度为30%的伪装网进行计算与简化,伪装网与简化结构表面温度随时间变化图如图6所示;图4可以看出,当天没有降雨;图5可以看出,当天风速大部分在3m/s内;图6中,Camouflage表示小块伪装网的表面平均温度变化特性曲线,Simplifiedstructure表示简化结构的表面平均温度变化特性曲线,Error表示小块伪装网的表面平均温度与简化结构的表面平均温度间的误差,从图6中可以看出,简化结构模拟数据与原始伪装网结构计算的温度变化趋势一致,温度误差绝对值在大部分时间小于3K,简化结果较好。
由上可知,本实施例针对具体尺寸的伪装网在给定的天气条件下进行了简化,考虑了三种传热方式对伪装网表面的传热影响,可以计算物体表面的温度分布,将外界影响因素转化为了几个合理的边界条件,可以将简化方法应用于较为复杂的伪装网结构与目标进行准确高效地计算。
Claims (9)
1.一种伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,包含如下步骤:
步骤1、建立研究对象数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景,明确研究对象的材料属性;
步骤2、建立简化后等效的伪装网几何模型;
步骤3、建立小块伪装网与目标和周围环境之间的传热模型以及等效的伪装网传热模型,包括伪装网表面对流换热模型、伪装网表面与大气背景间辐射换热模型、太阳辐射模型、伪装网与目标之间的辐射换热模型、地面对伪装网表面的辐射模型、热传导模型;
所述的伪装网表面对流换热模型通用对流换热计算模型,如下:
qconv=h(Tw-Tair)
式中,qconv为伪装网表面对流换热热流密度,h为对流换热系数,Tw为伪装网表面温度,Tair为空气;由于伪装网分为上下两个表面,采用两个公式将对流换热系数进行区分;
对于伪装网上表面:
qconvs=hup(Tws-Tair)
对于伪装网下表面:
qconvx=hdown(Twx-Tair)
式中,qconvs为伪装网上表面对流换热热流密度,qconvx为伪装网下表面对流换热热流密度,hup为伪装网上表面对流换热系数,hdown为伪装网下表面对流换热系数,Tws为伪装网上表面温度,Twx为伪装网下表面温度;
对流换热系数h的确定与简化:将建立的小块伪装网几何模型与同尺寸的简化模型分别进行计算,设置相同的热边界条件,设置相同的入口风速,朝向风速入口的方向记为伪装网迎风面,朝向风速出口的方向记为伪装网背风面,距离背风面相同位置选择相同尺寸的截面,取此截面的平均风速为等效截面风速,调整简化模型的入口风速使其截面的平均风速与小块伪装网的截面风速相近,此时简化模型的入口风速即为等效对流换热系数公式中的风速,记为vconv;
采用迎风背风面的公式将对流换热系数进行简化:
表面是迎风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=7.4+4.0*vconv
表面是背风面时,即等效伪装网上表面对流换热:
hup=4.2+3.5*vconv
式中,vconv是等效的风速;
对等效的对流换热系数进行适当修正;在等效结构进行数值计算时赋给伪装网下表面一个与风速成线性相关的等效的对流换热系数hdown,将等效对流换热系数带入数值分析模型进行计算,将计算的温度场分布结果与小块伪装网结构的计算结果进行对比,进行进一步修正;
步骤4、根据上述传热模型确定伪装网表面总热流,进而根据能量方程获得表面温度分布;
步骤5、根据等效结构的数值分析模型计算其表面温度,与原始模型温度场计算结果对比,对简化模型的材料属性、对流换热系数进行调整。
2.根据权利要求1所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤1中,针对具有规则切花的伪装网,根据伪装网实际的几何形状,取伪装网具有伪装特性的特征单元;将伪装网表面划分为多个结构相同的最小单元,承载伪装特性的最小结构单元定义为特征单元;所述小块伪装网是多个特征单元组合而成;建立一小块数值分析的几何模型,包括小块伪装网、简单目标和地面背景;选择材料属性赋给小块伪装网、简单目标和地面背景;所述简单目标为立方体目标。
3.根据权利要求1所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤3中所述的伪装网表面与大气背景间辐射换热模型为:
qair=αsky*qsky-σ*εs*Ts 4
对于晴朗天空为:
对于多云的天空为:
式中,qair是伪装网表面与大气背景间辐射换热热流;
qsky为大气长波辐射;
αsky为伪装网表面对大气长波辐射的吸收率;
σ为Stefan-Boltzmann常数;
εs为伪装网表面发射率;
a,b为经验系数,a=0.61,b=0.05;
e为空气中水蒸气压力;
εa为天空背景发射率,在0.7-0.98范围取值;
εa(c)=εa(1+nc2)
c为云层厚度等级;
Tcc为云层平均绝对温度;
n为经验常数,在0.2-0.04范围取值。
4.根据权利要求3所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤3中所述的太阳辐射模型为:
1)太阳直射:
任意表面上得到的太阳直射按下式计算:
qsund=rIscPmcos i
式中,qsund为表面获得的太阳直射辐射,r为日地修正值,Isc为太阳常数,P为大气透明度,m为大气质量,i为任意倾斜面上的太阳光入射角,水平面的情况下cos i=sinhsun;
其中,hsun是太阳高度角,由当地经纬度、日期、时间计算得到;
2)太阳散射:
倾斜面上太阳散射辐射为:
式中,qsuns为倾斜面上太阳散射辐射,c1、c2为经验系数;
3)周围地物的反射:
对于倾斜面,需考虑来自地面的反射辐射:
式中,qsunref为地面的反射辐射,qsund为太阳直射,qsuns为太阳散射,αground为地表的太阳反射率,β为任意倾斜面的倾斜角;
表面吸收的总体太阳辐射热流为:
qsun=αw(qsund+qsuns+qsunrdf)
αw为伪装网表面吸收率。
5.根据权利要求4所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤3中所述的伪装网与目标之间的辐射换热模型为:
伪装网下表面的有效辐射:
目标表面的投入辐射:
目标表面的有效辐射:
式中,qwx为伪装网下表面的有效辐射,Jm为目标表面的有效辐射,ρw为伪装网表面反射率,σ为Stefan-Boltzmann常数,Twx为伪装网下表面温度,qmt为目标表面的投入辐射,εtong为伪装网的通视度,αm为目标表面吸收率,ρm为目标表面反射率;
辐射换热的简化:设置的半透明平板通过一部分太阳辐射,将其类比为伪装网有一定的通视度能通过一部分太阳辐射;伪装网表面发射率根据通视度的数值进行调整。
6.根据权利要求5所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤3中所述的地面对伪装网表面的辐射模型为:
地面对伪装网上表面的辐射热流:
地面对伪装网下表面的辐射热流:
式中,qgrounds为地面自身辐射热流,qgroundx为地面自身辐射热流,εground为地面发射率,Tground为地面温度;
考虑到伪装网与地面间有角度,地面对伪装网上表面的辐射换热需要考虑角系数,Xw为伪装网对地面的角系数,Xd为地面对伪装网的角系数。
7.根据权利要求6所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤3中所述的热传导模型为:
式中,qcond为导热的热通量,λ为伪装网的导热系数,δ为伪装网的厚度。
8.根据权利要求7所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,步骤4伪装网表面总热流所用公式为:
伪装网上表面总热流公式:
qtotals=qair+qsun+qconvs+qgrounds+qcond
伪装网下表面总热流公式:
qtotalx=qconvx+qwx+qgroundx-qcond
式中,qtotals为伪装网上表面总热流,qtotalx伪装网下表面总热流。
9.根据权利要求1所述的伪装网表面温度数值计算的简化方法,其特征在于,数值计算采用瞬态分析计算,根据研究对象等效结构的数值分析模型计算其表面温度,与原始模型温度场计算结果对比,对简化模型的参数进行调整。
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