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飞机发动机冷气道与隔热层的耦合传热分析

航空学报 2005年第4期26卷 426-429页

作者：任德鹏夏新林艾青哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

数值研究了某飞机发动机外侧冷气道与隔热层的耦合传热过程。采用低雷诺数kε模型与SIMPLEC算法计算通道内可压缩变物性气流的湍流对流换热,采用蒙特卡罗法求解通道壁面间的辐射换热。通道内气流湍流对流换热、壁面间辐射换热与隔热层... 详细信息

数值研究了某飞机发动机外侧冷气道与隔热层的耦合传热过程。采用低雷诺数kε模型与SIMPLEC算法计算通道内可压缩变物性气流的湍流对流换热,采用蒙特卡罗法求解通道壁面间的辐射换热。通道内气流湍流对流换热、壁面间辐射换热与隔热层内导热耦合求解。通过模拟计算,分析了通道与隔热层的耦合传热机制,考察了相关参数的影响。结果表明,在所考虑的通道结构与空气流条件下,冷气道外环壁面的温度高于气流温度,气流对内外环壁面均起冷却作用;在隔热层参数不变条件下,壁面间的辐射换热与气流的对流冷却是该传热过程的控制机制,增大冷气流量、降低壁面发射率均可显著降低隔热层的外壁面温度。

关键词：飞机发动机冷气道耦合传热湍流对流热辐射

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高温圆管内多孔介质耦合换热的辐射作用

航空动力学报 2016年第10期31卷 2437-2442页

作者：陈学李洋夏新林孙创哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

通过数值模拟圆管内填充多孔介质的辐射对流耦合换热,研究高温固体骨架辐射效应对温度分布及换热的影响.基于局部非热平衡模型分别建立流体和固相能量方程,采用蒙特卡罗法求解固体骨架的辐射换热;对不考虑热辐射引起的温度场偏差和管壁... 详细信息

通过数值模拟圆管内填充多孔介质的辐射对流耦合换热,研究高温固体骨架辐射效应对温度分布及换热的影响.基于局部非热平衡模型分别建立流体和固相能量方程,采用蒙特卡罗法求解固体骨架的辐射换热;对不考虑热辐射引起的温度场偏差和管壁发射率以及多孔结构参数的影响进行讨论.结果表明:多孔固体骨架的辐射效应对入口段温度场的影响明显,不考虑辐射将导致较大偏差,壁温为1 500K时最大偏差为16%.管壁发射率对温度场影响较小,壁温为1 500K时影响小于3%.孔隙率或孔径增大,壁面辐射热流密度比例增加,辐射效应体现明显.

关键词：多孔介质耦合换热辐射传输蒙特卡罗法局部非热平衡

介质吸收散射对半透明涂层表面双向反射特性的影响

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红外与毫米波学报 2005年第5期24卷 361-365页

作者：夏新林任德鹏谈和平哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

对表面光滑、基底面漫射的吸收-散射性半透明涂层,通过建立入射光谱的辐射传递模型,采用蒙特卡罗法求解分析了涂层光学厚度、介质散射及基底面反射对涂层表面双向反射特性的影响.结果表明,即使在不考虑涂层表面Fresnel反射的条件下,吸收... 详细信息

对表面光滑、基底面漫射的吸收-散射性半透明涂层,通过建立入射光谱的辐射传递模型,采用蒙特卡罗法求解分析了涂层光学厚度、介质散射及基底面反射对涂层表面双向反射特性的影响.结果表明,即使在不考虑涂层表面Fresnel反射的条件下,吸收-散射性半透明涂层的反射也呈现明显的各向异性,其BRDF分布与吸收性半透明涂层的BRDF特性有明显差别.

关键词：表面辐射 BRDF 半透明涂层吸收-散射介质蒙特卡罗法

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多模式太阳能热推进的性能计算和分析

宇航学报 2010年第6期31卷 1631-1636页

作者：戴贵龙夏新林于明跃哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

在分析直接式、间歇式和补燃式三种工作模式太阳能热推进(STP)的技术特点的基础上,基于太阳能高温对流换热和工质换热的光热学理论,建立三种工作模式STP的物理数学模型,分别计算其推进性能,并分析了聚光器参数,推进剂种类,工质对流换热... 详细信息

在分析直接式、间歇式和补燃式三种工作模式太阳能热推进(STP)的技术特点的基础上,基于太阳能高温对流换热和工质换热的光热学理论,建立三种工作模式STP的物理数学模型,分别计算其推进性能,并分析了聚光器参数,推进剂种类,工质对流换热性能等因素对三种工作模式STP推进性能的影响。计算结果表明,当有效聚光半径为4m,以氢气为工质时,直接式STP比冲800s左右,推力约10N;氢气过量系数在2～5之间时,补燃式STP推进性能较好。

关键词：太阳能热推进推进性能聚光器

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飞行器复杂外结构的环境热流计算方法

宇航学报 2011年第3期32卷 683-687页

作者：孙创夏新林戴贵龙哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

提出了一种通用的、适合飞行器复杂外结构环境热流的计算方法。采用由环境映射面组成的封闭结构对空间飞行器进行包覆,根据飞行器的轨道特征及瞬时位置,确定映射面上环境热流的大小及方向。在映射封闭结构与飞行器表面组成的辐射换热系... 详细信息

提出了一种通用的、适合飞行器复杂外结构环境热流的计算方法。采用由环境映射面组成的封闭结构对空间飞行器进行包覆,根据飞行器的轨道特征及瞬时位置,确定映射面上环境热流的大小及方向。在映射封闭结构与飞行器表面组成的辐射换热系统中,通过蒙特卡罗法结合设备表面的镜、漫反射特性,计算环境映射面到各设备表面的辐射传递因子,进而获得在轨飞行器不同位置的瞬时环境热流。计算中考虑了结构表面间的遮挡及多次反射问题,解决了空间飞行器因设备众多、尺寸差异大、表面辐射特性不同等给热流计算带来的困难,并为后期的热分析计算提供精确数据。

关键词：飞行器复杂外结构环境热流环境映射面

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一种分析光纤传感串扰效应的蒙特卡罗方法

中国激光 2011年第5期38卷 108-112页

作者：李平川赵学增夏新林哈尔滨工业大学机电学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学能源学院黑龙江哈尔滨150001

为提高光纤传感系统的复用能力,常将多个谱型重叠的传感器串联,由此引发的串扰效应会导致测量误差的产生,从而需要对串扰效应进行深入分析。将蒙特卡罗法引入到由多个谱型重叠传感器串联组成系统的研究中,该方法能考虑到光谱阴影、任意... 详细信息

为提高光纤传感系统的复用能力,常将多个谱型重叠的传感器串联,由此引发的串扰效应会导致测量误差的产生,从而需要对串扰效应进行深入分析。将蒙特卡罗法引入到由多个谱型重叠传感器串联组成系统的研究中,该方法能考虑到光谱阴影、任意阶多次反射的串扰效应,计算出系统总反射率谱等信息。为验证方法的可靠性,使用蒙特卡罗法对由两个谱型重叠的传感器串联所组成系统的总反射率谱进行了仿真,并与其数学解析解比较,结果显示两者吻合度高,在选择光线数为5×106时,计算误差量级在10-3左右,证实了该方法的准确性。在此基础上,采用蒙特卡罗法对无解析解的多个传感器串联所组成系统的总反射率谱进行了仿真计算。

关键词：光纤光学串扰蒙特卡罗法光纤传感器光谱

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月球坑的温度分布与瞬态热响应特性研究

宇航学报 2007年第6期28卷 1533-1537页

作者：任德鹏夏新林贾阳中国空间技术研究院总体部北京100094 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的... 详细信息

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的影响。研究结果表明,月坑表面与平面月表的热响应有明显差别,月昼期间坑内的最高温度总是高于同时刻、同纬度的平面月表温度;低纬度、深度较大的月坑内温度分布存在很大的瞬态不均匀性。

关键词：月球坑瞬态热响应温度分布

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目标红外热像的等效辐射-汇聚法数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2017年第1期49卷 80-86页

作者：孙海锋艾青夏新林哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为得到红外成像阵列面上的目标辐照强度分布,提出等效辐射-汇聚法.将目标红外成像过程分解为目标表面辐射场的产生和空间传输与红外系统中的汇聚成像两个阶段.采用蒙特卡罗法模拟目标表面的等效辐射形成及其向红外系统的传输过程;利用... 详细信息

为得到红外成像阵列面上的目标辐照强度分布,提出等效辐射-汇聚法.将目标红外成像过程分解为目标表面辐射场的产生和空间传输与红外系统中的汇聚成像两个阶段.采用蒙特卡罗法模拟目标表面的等效辐射形成及其向红外系统的传输过程;利用光学成像位置和光强变换关系确定目标任意点的成像方位及汇聚到成像点的辐照强度.以SDM标准飞机模型为对象,采用该方法模拟获得了不同探测角度下的红外热像,并与从红外成像阵列面发射光线的反向蒙特卡罗方法进行了计算效率的对比.计算结果表明:对于单个探测方位,等效辐射法与反向蒙特卡罗的计算效率相当;而对于多个探测方位,由于目标等效辐射(或辐射传递因子)的独立性和可复用性,相对于反向蒙特卡罗法,等效辐射-汇聚法能够提高计算效率,更便于工程应用.

关键词：红外成像等效辐射光学汇聚蒙特卡罗法大气衰减红外传输区域分割

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三维CPC太阳能聚集特性的数值模拟

太阳能学报 2011年第9期32卷 1419-1423页

作者：戴贵龙夏新林李德富哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

根据几何光学原理,通过联合求解高次曲面方程,采用射线踪迹蒙特卡洛法(Monte-Carlo ray-tracing Method,MCRT)模拟了直射太阳光束在三维CPC内的传播过程。通过数值模拟,分析了三维CPC的太阳能聚集能流密度分布、方向分布和透过特性以及... 详细信息

根据几何光学原理,通过联合求解高次曲面方程,采用射线踪迹蒙特卡洛法(Monte-Carlo ray-tracing Method,MCRT)模拟了直射太阳光束在三维CPC内的传播过程。通过数值模拟,分析了三维CPC的太阳能聚集能流密度分布、方向分布和透过特性以及这些聚集特性参量随CPC高度截取比例、CPC最大接收角、跟踪误差等因素的变化。结果表明,三维CPC的出射面太阳能热流分布出现峰值;截顶后三维CPC的最大接收角不变,透过率性能有所改善。

关键词：三维CPC 聚光特性 MCRT