本發(fā)明實施例涉及紅外輻射，特別涉及一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、由于高空的稀薄環(huán)境，發(fā)動機射流在高空急劇膨脹，從而導致燃氣多組分分離、非平衡等特有效應(yīng)。

2、相關(guān)技術(shù)中，紅外輻射傳輸模型是基于平衡輻射計算獲得，即在某一網(wǎng)格內(nèi)各燃氣組分充分碰撞與能量交換，使得使用同一溫度即可表征；然而，高空多組分燃氣在某一網(wǎng)格內(nèi)由于碰撞不充分導致其溫度并不一致，同時組分分子碰撞不充分使得其平動溫度和轉(zhuǎn)動溫度也存在差異，因此使得傳統(tǒng)的紅外輻射傳輸模型無法描述高空燃氣多組分的紅外輻射特性。

3、因此，亟需一種新的高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法及裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決傳統(tǒng)的紅外輻射傳輸模型無法描述高空燃氣多組分的紅外輻射特性的問題，本發(fā)明實施例提供了一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法及裝置。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法，方法包括：

3、基于模擬得到的高空多組分燃氣羽流場，計算羽流場中每種燃氣組分的非平衡溫度；

4、根據(jù)每種燃氣組分的非平衡溫度，計算每種燃氣組分的光學厚度；

5、根據(jù)每種燃氣組分的光學厚度，確定多組分燃氣羽流的非平衡溫度輻射傳輸方程；

6、基于所述非平衡溫度輻射傳輸方程，計算高空多組分燃氣羽流的紅外輻射強度。

7、第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算裝置，裝置包括：

8、第一計算單元，用于基于模擬得到的高空多組分燃氣羽流場，計算羽流場中每種燃氣組分的非平衡溫度；

9、第二計算單元，用于根據(jù)每種燃氣組分的非平衡溫度，計算每種燃氣組分的光學厚度；

10、確定單元，用于根據(jù)每種燃氣組分的光學厚度，確定多組分燃氣羽流的非平衡溫度輻射傳輸方程；

11、第三計算單元，用于基于所述非平衡溫度輻射傳輸方程，計算高空多組分燃氣羽流的紅外輻射強度。

12、第三方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)本說明書任一實施例所述的方法。

13、第四方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，當所述計算機程序在計算機中執(zhí)行時，令計算機執(zhí)行本說明書任一實施例所述的方法。

14、另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述所述的一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法的步驟。

15、本發(fā)明實施例提供了一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法及裝置，由于高空的稀薄環(huán)境，發(fā)動機射流在高空急劇膨脹，從而導致燃氣多組分產(chǎn)生分離和非平衡等特有效應(yīng)，本發(fā)明實施例中首先采用蒙特卡洛方法模擬高空多組分燃氣羽流場，并對其進行統(tǒng)計分析得到每種燃氣組分的非平衡溫度；之后利用每種燃氣組分的非平衡溫度，計算得到每種燃氣組分的光學厚度；并基于各燃氣組分的光學厚度重新推導多組分燃氣羽流的非平衡溫度輻射傳輸方程，最后根據(jù)該非平衡溫度傳輸方程即可遞推計算得到高空多組分燃氣羽流非平衡紅外輻射強度。本方案，通過考慮多種燃氣組分的非平衡溫度，不僅能夠能夠?qū)崿F(xiàn)對高空多組分燃氣羽流非平衡紅外輻射的計算，而且能夠顯著提升計算的精度。

技術(shù)特征：

1.一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于模擬得到的高空多組分燃氣羽流場，計算羽流場中每種燃氣組分的非平衡溫度，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述每種燃氣組分的平動溫度和轉(zhuǎn)動溫度分別是通過如下公式計算得到的：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)每種燃氣組分的非平衡溫度，計算每種燃氣組分的光學厚度，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱增寬精細結(jié)構(gòu)參數(shù)和碰撞增寬精細結(jié)構(gòu)參數(shù)分別是通過如下公式計算得到的：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述每種燃氣組分的光學厚度是通過如下公式計算得到的：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述非平衡溫度輻射傳輸方程如下：

8.一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算裝置，其特征在于，包括：

9.一種計算設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，當所述計算機程序在計算機中執(zhí)行時，令計算機執(zhí)行權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種高空多組分燃氣羽流的紅外輻射計算及裝置。方法包括：基于模擬得到的高空多組分燃氣羽流場，計算羽流場中每種燃氣組分的非平衡溫度；根據(jù)每種燃氣組分的非平衡溫度，計算每種燃氣組分的光學厚度；根據(jù)每種燃氣組分的光學厚度，確定多組分燃氣羽流的非平衡溫度輻射傳輸方程；基于所述非平衡溫度輻射傳輸方程，計算高空多組分燃氣羽流的紅外輻射強度。本方案，通過考慮多種燃氣組分的非平衡溫度，不僅能夠能夠?qū)崿F(xiàn)對高空多組分燃氣羽流非平衡紅外輻射的計算，而且能夠顯著提升計算的精度。

技術(shù)研發(fā)人員：包醒東,王振華,杜偉彪,李海艷,龐松健,王思慧,毛宏霞
受保護的技術(shù)使用者：北京環(huán)境特性研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10