【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航天器传热领域的，特别是一种解析和迭代融合的航天器非线性热网络求解方法。
技术介绍
1、传热的基本方式包括传导、对流和辐射。
2、建立热分析模型后，其中n个节点的节点热网络的能量平衡方程如下所示：
3、
4、其中，下标i，j表示代表节点。ti为节点i的温度，ci为节点i的热容，t为时间，qi为节点i吸收的热量，包括设备自身的发热，控温加热以及外部接收的热流等；dji和gji分别表示节点j到i的线性热导和四次方非线性辐射热导。
5、上式左边是节点的内能变化速率，右端依次是节点吸收的热量、流入节点的所有线性热导传热速率、流入节点的所有辐射传热速率。通过求解上述方程组，获得各个节点的温度。
6、对于大部分航天器来说，由于其处于真空条件下，其传热方式主要以传导和辐射为主，对于部分传导传热相对较小(如隔热状态)或不存在传导传热的节点，由于将表征辐射的四次方项简化为常数项或线性项，相关节点方程有可能不收敛，进而导致航天器热网络求解失败。
技术实现思路
1、本申请提供一种解析和迭代融合的航天器非线性热网络求解方法，目的是有效减少迭代次数，提高航天器非线性热网络求解成功率和速度，特别适合辐射作为主要传热方式的航天器传热领域。
2、第一方面，提供了一种解析和迭代融合的航天器非线性热网络求解方法，包括：
3、(1)进行求解设置，包括设置各个节点温度初始值、收敛判据和松弛因子；
4、(2)按照时间步
5、(3)在当前时间的当前迭代步，按i＝1～n的顺序，依次对热网络方程进行解析求解，n为节点总数量；
6、(4)判断所有节点是否均满足收敛判据；如果均满足收敛判据，则输出当前时刻所有节点温度结果，进入步骤(7)；否则进入步骤(5)；
7、(5)对所有节点温度结果进行松弛处理；
8、(6)迭代步递增，进入下一个迭代步，返回步骤(3)；
9、(7)若当前求解时间大于或等于求解结束时间，整个求解结束，否则返回步骤(2)。
10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(1)中，还设置求解结束时间和时间步长。
11、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(2)中，
12、
13、下标i，j表示代表节点，ti为当前时刻节点i的温度，ti,t-δt为上一时刻节点i的温度，δt为时间步长，tj为节点j的温度，ci为节点i的热容，qi为节点i吸收的热量，dji表示节点j到i的线性热导，gji表示节点j到i的四次方非线性辐射热导。
14、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，对于稳态工况，
15、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(3)中，具体分为以下情况：
16、a.当a＝0，即和其他节点没有辐射热耦合的情况，则
17、b.当b＝0，即和其他节点没有传导热耦合的稳态情况，则
18、c.对于其他情况，使用求根公式求解实数解如下：
19、
20、其中
21、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(3)中，在进行ti的求解时，根据已求得的温度来更新方程组系数a、b和e。
22、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，对于雅可比迭代方法，tj取上一个迭代步松弛处理后的温度。
23、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，对于高斯-赛德尔迭代方法，若本次迭代已经求解出温度tj，tj取本次迭代已经求出的值，否则取上一个迭代步松弛处理后的温度。
24、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(4)中，收敛判据为当前迭代步与上一迭代步的温度差异的绝对值不超过收敛判据。
25、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，步骤(5)中，松弛处理满足：ti(n)＝ti(n-1)+α(ti(n)-ti(n-1))，其中α为松弛因子，ti(n)为节点i在当前迭代步序号n的温度，ti(n-1)为节点i在上一迭代步序号n-1的温度。
26、与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
27、本方法从实际辐射传热的物理机理出发，将表征传导-辐射问题的热网络方程离散成含一次方和四次方的方程，并通过求根公式直接解析求解，再融合雅可比、高斯-赛德尔等数值迭代方法，从而求解获得各个节点的温度，使得航天器热分析模型节点温度求解成功率更高、收敛速度更快。特别适合辐射作为主要传热方式的航天器传热领域，也可用于常规传热场景的热网络求解，具有重要的实际工程应用意义。
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1.一种解析和迭代融合的航天器非线性热网络求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，还设置求解结束时间和时间步长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于稳态工况，
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，具体分为以下情况：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，在进行Ti的求解时，根据已求得的温度来更新方程组系数A、B和E。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于雅可比迭代方法，Tj取上一个迭代步松弛处理后的温度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于高斯-赛德尔迭代方法，若本次迭代已经求解出温度Tj，Tj取本次迭代已经求出的值，否则取上一个迭代步松弛处理后的温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，收敛判据为当前迭代步与上一迭代步的温度差异的绝对值不超过收敛判据。
10.根据权利要求6所述
...【技术特征摘要】
1.一种解析和迭代融合的航天器非线性热网络求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，还设置求解结束时间和时间步长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于稳态工况，
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，具体分为以下情况：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，在进行ti的求解时，根据已求得的温度来更新方程组系数a、b和e。
7.根据权利要求6所述的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：易桦，杜朝，黄兴，江海，钟奇，宋云飞，许峰，党昊，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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