本(ben)發明(ming)涉及(ji)輻(fu)射模擬，特別涉及(ji)一種加熱(re)渦輪葉片的輻(fu)射模擬方法(fa)、系統與計(ji)算機設備。

背景技術：

1、近年來，在對(dui)渦輪葉片(pian)或類(lei)似體積(ji)較小(xiao)試(shi)驗(yan)件的加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)過(guo)程中，氣(qi)動(dong)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)和(he)熱(re)(re)輻射加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)是(shi)航空航天領(ling)域(yu)熱(re)(re)性能(neng)測(ce)試(shi)的兩種(zhong)主(zhu)要方法。氣(qi)動(dong)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)方式通過(guo)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)高(gao)(gao)速風洞和(he)燃(ran)氣(qi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)裝置模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)空氣(qi)動(dong)力(li)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)環(huan)境(jing)，電(dian)磁感(gan)應(ying)(ying)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)方式是(shi)一項非接觸式加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)技術(shu)，可(ke)以(yi)不(bu)與(yu)被加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)物體之(zhi)間接觸而(er)使(shi)(shi)其(qi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)升溫(wen)(wen)，具(ju)(ju)有(you)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)效率高(gao)(gao)、能(neng)耗(hao)低、體積(ji)小(xiao)、可(ke)局(ju)部加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)、無污染等眾多優勢，使(shi)(shi)其(qi)具(ju)(ju)有(you)了(le)非常廣(guang)泛的應(ying)(ying)用領(ling)域(yu)。但(dan)是(shi)根據現有(you)的研究來看，燃(ran)氣(qi)試(shi)驗(yan)臺(tai)(tai)尾焰加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)準備周(zhou)期長，涉及資(zi)源眾多，使(shi)(shi)用成本(ben)較高(gao)(gao)。而(er)電(dian)磁感(gan)應(ying)(ying)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)時感(gan)應(ying)(ying)器產生的強(qiang)烈(lie)的電(dian)磁場會干(gan)擾附近的傳感(gan)器和(he)振動(dong)臺(tai)(tai)系統(tong)，不(bu)利于后期測(ce)試(shi)；加(jia)(jia)(jia)之(zhi)渦輪葉片(pian)的結構及熱(re)(re)邊界條(tiao)件十分復雜，感(gan)應(ying)(ying)線(xian)圈形狀難(nan)以(yi)確定，難(nan)以(yi)在渦輪葉片(pian)整體面積(ji)尺(chi)度上模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)實際(ji)的熱(re)(re)載荷。

2、熱(re)(re)輻射(she)加(jia)熱(re)(re)方(fang)式(shi)具有加(jia)熱(re)(re)時間長、加(jia)熱(re)(re)功率(lv)高(gao)、多區控制(zhi)等競爭優勢，已成為全面熱(re)(re)工性(xing)能試(shi)驗的(de)(de)(de)(de)有效和廣泛(fan)應用的(de)(de)(de)(de)方(fang)法，熱(re)(re)輻射(she)加(jia)熱(re)(re)器包(bao)括石(shi)墨元件(jian)加(jia)熱(re)(re)器、太陽(yang)能爐、石(shi)英(ying)燈(deng)、氙燈(deng)。石(shi)英(ying)燈(deng)加(jia)熱(re)(re)器具有熱(re)(re)效率(lv)高(gao)、壽命長、熱(re)(re)慣(guan)性(xing)小(xiao)、便于(yu)電控的(de)(de)(de)(de)特點，非常適合模擬瞬變的(de)(de)(de)(de)氣動加(jia)熱(re)(re)溫度(du)；同(tong)時其尺寸(cun)小(xiao)、功率(lv)大，便于(yu)根據不同(tong)試(shi)驗產品(pin)加(jia)熱(re)(re)外形進行拼接，在實現(xian)小(xiao)體積試(shi)件(jian)局部溫度(du)精準控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時可以(yi)確保較大的(de)(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)面積。

3、現有技術的(de)(de)缺點是(shi)，傳(chuan)統的(de)(de)以燈(deng)陣(zhen)中各燈(deng)位置(zhi)為優化參(can)數(shu)的(de)(de)優化方(fang)法已不能滿足快速改變(bian)渦輪(lun)葉(xie)片(pian)表面(mian)的(de)(de)輻(fu)射熱流需求。石英燈(deng)陣(zhen)在渦輪(lun)葉(xie)片(pian)表面(mian)的(de)(de)輻(fu)射熱流與(yu)石英燈(deng)陣(zhen)位置(zhi)、高度、排布(bu)方(fang)式、石英燈(deng)功(gong)率(lv)等參(can)數(shu)有關，調節(jie)燈(deng)陣(zhen)的(de)(de)幾何參(can)數(shu)例(li)如(ru)位置(zhi)、高度、需要一定(ding)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)進行調試，燈(deng)陣(zhen)也需要重(zhong)新(xin)布(bu)置(zhi)，在非均勻氣動熱試驗(yan)中通常需要在短時(shi)間(jian)(jian)迅速改變(bian)測(ce)試表面(mian)的(de)(de)輻(fu)射熱流分(fen)布(bu)，傳(chuan)統方(fang)法就面(mian)臨著費時(shi)、費力的(de)(de)缺點。

技術實現思路

1、本發明的目的在于針對上述現有技術的不足(zu)，提供(gong)一種加熱渦輪葉片的輻射(she)(she)模擬方(fang)法(fa)、系統與計算機設備，以解決(jue)現有技術中調節燈(deng)陣(zhen)的幾何參數(shu)例(li)如位(wei)置(zhi)、高度、需(xu)要一定(ding)的時(shi)間進行調試(shi)，燈(deng)陣(zhen)也需(xu)要重新布置(zhi)，在非均勻氣動熱試(shi)驗中通(tong)常需(xu)要在短時(shi)間迅速改變測試(shi)表(biao)面的輻射(she)(she)熱流分布，傳統方(fang)法(fa)就面臨著費(fei)時(shi)、費(fei)力的問題。

2、本發明(ming)具體提供(gong)如(ru)下技術方(fang)案(an)：一種加熱渦輪葉片(pian)的輻(fu)射模(mo)擬方(fang)法，包括如(ru)下步(bu)驟：

3、獲取(qu)加熱渦輪葉片(pian)已知(zhi)輻射接收面的輻射通量(liang)密度；

4、利用 n支燈(deng)(deng)管構(gou)建石(shi)英燈(deng)(deng)陣列，并獲(huo)得每支燈(deng)(deng)管對于(yu)加(jia)熱(re)渦輪葉片上第 j個測點(dian)的相對位置信息；

5、對(dui)所述石英(ying)燈陣(zhen)(zhen)(zhen)列和(he)相(xiang)對(dui)位置信息(xi)進行矩陣(zhen)(zhen)(zhen)轉化，并根據(ju)矩陣(zhen)(zhen)(zhen)轉化后(hou)獲得的(de)石英(ying)燈陣(zhen)(zhen)(zhen)列矩陣(zhen)(zhen)(zhen)與相(xiang)對(dui)位置信息(xi)矩陣(zhen)(zhen)(zhen)獲得測(ce)點的(de)輻射(she)熱流關(guan)系，基(ji)于所述輻射(she)熱流關(guan)系獲得功率線性方程組；

6、將(jiang)所(suo)述(shu)輻(fu)射通量密(mi)度輸入功(gong)率(lv)(lv)線性方程組中，獲(huo)得石(shi)英燈管陣列中每根燈管的功(gong)率(lv)(lv)；

7、通過調整所述每根燈管的(de)功率，對所述輻射接(jie)收(shou)面上的(de)熱流分布進行(xing)改變，進行(xing)加熱渦輪(lun)葉片的(de)輻射模擬；其中熱流分布為輻射通量密度(du)的(de)體現。

8、優選(xuan)的，所述獲取加熱渦輪葉片已知輻(fu)射(she)接收面的輻(fu)射(she)通量密度，包括如下步驟：

9、獲(huo)(huo)取燈管的熱(re)功率、表面(mian)面(mian)積及(ji)光線沿傳播方向的立(li)體(ti)角(jiao)，獲(huo)(huo)取輻射(she)通量(liang)和輻射(she)通量(liang)密度(du)，具體(ti)表達式(shi)為：

10、。

11、其中， i l為(wei)(wei)(wei)輻(fu)射(she)接收面上的輻(fu)射(she)通量(liang)；n為(wei)(wei)(wei)燈(deng)管的熱功率； a n為(wei)(wei)(wei)燈(deng)管表面面積(ji)；為(wei)(wei)(wei)沿輻(fu)射(she)傳播方(fang)向(xiang)的立體(ti)角，為(wei)(wei)(wei)輻(fu)射(she)通量(liang)密度； t為(wei)(wei)(wei)單(dan)位時間(jian)(jian)，為(wei)(wei)(wei)在單(dan)位時間(jian)(jian)內(nei)沿輻(fu)射(she)傳播方(fang)向(xiang)的立體(ti)角。

12、優選(xuan)的，所述利用(yong) n支燈(deng)管構建(jian)石(shi)英燈(deng)陣列，具(ju)體表達(da)式(shi)為：

13、。

14、其中(zhong)(zhong)， h j為(wei)(wei)(wei)石英(ying)燈(deng)(deng)陣列中(zhong)(zhong)第(di)(di)(di) j支石英(ying)燈(deng)(deng)的(de)(de)(de)功率； q ij h j為(wei)(wei)(wei)石英(ying)燈(deng)(deng)陣列中(zhong)(zhong)第(di)(di)(di) j支石英(ying)燈(deng)(deng)在(zai)第(di)(di)(di) i個測點(dian)上(shang)的(de)(de)(de)熱(re)流(liu)，q ij為(wei)(wei)(wei)第(di)(di)(di) j支燈(deng)(deng)管對于第(di)(di)(di) i個測點(dian)的(de)(de)(de)相(xiang)對位置(zhi)信息； b i為(wei)(wei)(wei)第(di)(di)(di) i個測點(dian)上(shang)的(de)(de)(de)輻射熱(re)流(liu)。

15、優選(xuan)的，所(suo)述獲(huo)得每(mei)支燈管對于加熱渦輪葉片上第 j個測點的相對位置信息，具(ju)體(ti)表達式(shi)為：

16、。

17、其中， q s為輻(fu)射(she)(she)接收(shou)(shou)(shou)面(mian)某(mou)點(dian)所接收(shou)(shou)(shou)到的(de)(de)(de)(de)單排石英燈(deng)(deng)陣(zhen)列的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射(she)(she)熱(re)流量； p為輻(fu)射(she)(she)接收(shou)(shou)(shou)面(mian)某(mou)點(dian)； q0為燈(deng)(deng)管的(de)(de)(de)(de)熱(re)功率； h p為燈(deng)(deng)管距離輻(fu)射(she)(she)接收(shou)(shou)(shou)面(mian)點(dian) p在垂直方向上的(de)(de)(de)(de)距離； l為燈(deng)(deng)管燈(deng)(deng)絲實際加熱(re)長度；, α p為 p時的(de)(de)(de)(de) α值， β p為 p時的(de)(de)(de)(de) β值， γ p為 p時的(de)(de)(de)(de) γ值， y為輻(fu)射(she)(she)接收(shou)(shou)(shou)面(mian)某(mou)點(dian)距離燈(deng)(deng)管 y方向的(de)(de)(de)(de)距離， x為輻(fu)射(she)(she)接收(shou)(shou)(shou)面(mian)某(mou)點(dian)距離燈(deng)(deng)管中心處 x方向的(de)(de)(de)(de)距離， n為燈(deng)(deng)管數量。

18、優選的，對所述石英燈(deng)陣(zhen)列和相(xiang)對位置信(xin)息進行矩(ju)陣(zhen)轉化，具體(ti)表達式為：

19、。

20、。

21、。

22、其中(zhong)，q為相對位置信息矩陣(zhen)， h為石英(ying)燈陣(zhen)列中(zhong)石英(ying)燈的功率，b為 m個測點(dian)的輻射熱流(liu)的行列式。

23、優選的(de)，所(suo)(suo)述根(gen)據矩陣(zhen)轉化后獲得的(de)石英燈陣(zhen)列矩陣(zhen)與相對位置信(xin)息矩陣(zhen)獲得測點的(de)輻(fu)射熱流關(guan)(guan)系，基于(yu)所(suo)(suo)述輻(fu)射熱流關(guan)(guan)系獲得功率線性(xing)方程(cheng)組，具(ju)體表達式為：

24、。

25、。

26、其中，b為系(xi)數矩陣；c為b左乘q的轉(zhuan)置(zhi)。

27、優選的，若功(gong)(gong)率(lv)線性(xing)方(fang)程組中，且系數(shu)矩(ju)陣(zhen)b滿秩，則(ze)所述功(gong)(gong)率(lv)線性(xing)方(fang)程組存在唯一解(jie)，通(tong)過(guo)獲(huo)得石(shi)英燈(deng)陣(zhen)列各燈(deng)管功(gong)(gong)率(lv)。

28、優選的(de)，所述進行加熱渦輪(lun)葉(xie)片(pian)的(de)輻射模擬后(hou)，還(huan)包括如下步驟：根據橫向熱流分(fen)布與目標正(zheng)態分(fen)布曲線上各點間(jian)距，以及所述間(jian)距與目標熱流值關系獲得相對誤(wu)差(cha)，具體表達式為：

29、。

30、其中，為相對誤差，為橫(heng)向熱流分布，為目標正態分布曲(qu)線上各點坐(zuo)標。

31、本發明提供一(yi)種(zhong)加熱渦輪葉片的輻射模擬(ni)系統，包(bao)括：

32、采集模塊(kuai)，用于獲取加熱渦(wo)輪葉片已知輻射(she)(she)接收面的輻射(she)(she)通量和輻射(she)(she)通量密度；

33、位置(zhi)信息(xi)獲取模(mo)塊，用于(yu)利用 n支燈管構建石(shi)英燈陣(zhen)列，并(bing)獲得(de)每支燈管對(dui)于(yu)加熱渦輪葉片上第 j個測點的(de)相(xiang)對(dui)位置(zhi)信息(xi)； 

34、線性(xing)方程(cheng)組獲(huo)取模(mo)塊，用于對所述石(shi)英燈陣(zhen)列和相(xiang)(xiang)對位置(zhi)信息(xi)進行(xing)矩(ju)陣(zhen)轉化，并根據矩(ju)陣(zhen)轉化后獲(huo)得的(de)石(shi)英燈陣(zhen)列矩(ju)陣(zhen)與相(xiang)(xiang)對位置(zhi)信息(xi)矩(ju)陣(zhen)獲(huo)得測點(dian)的(de)輻射(she)熱流關系，基于所述輻射(she)熱流關系獲(huo)得功率線性(xing)方程(cheng)組；

35、功(gong)率(lv)獲取模塊(kuai)，用于(yu)將所述輻射通(tong)量(liang)密度輸入功(gong)率(lv)線性方程組(zu)中(zhong)，獲得石英(ying)燈(deng)(deng)管陣列中(zhong)每(mei)根燈(deng)(deng)管的(de)功(gong)率(lv)；

36、模(mo)擬模(mo)塊(kuai)，用于通(tong)過調整所述(shu)每根燈(deng)管的功率(lv)，對所述(shu)輻射(she)接收面(mian)上(shang)的熱(re)流分布進行改(gai)變，進行加熱(re)渦輪葉片的輻射(she)模(mo)擬；其中(zhong)熱(re)流分布為輻射(she)通(tong)量密度的體現。

37、本發明提(ti)供一種計算機設備，包括(kuo)存儲器(qi)及處(chu)理器(qi)，所(suo)述(shu)存儲器(qi)中儲存有程序，所(suo)述(shu)程序被(bei)所(suo)述(shu)處(chu)理器(qi)執行(xing)時(shi)，使得(de)所(suo)述(shu)處(chu)理器(qi)執行(xing)所(suo)述(shu)一種加熱渦輪葉片的輻射模擬方法的步驟。

38、與現有(you)技術相比，本發明具有(you)如(ru)下顯著優點：

39、本發(fa)明通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)構建石英(ying)(ying)燈陣(zhen)(zhen)列(lie)，獲(huo)得(de)(de)石英(ying)(ying)燈陣(zhen)(zhen)列(lie)中每個燈管(guan)對(dui)于測(ce)點(dian)的(de)(de)相對(dui)位置信息，并通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)石英(ying)(ying)燈陣(zhen)(zhen)列(lie)的(de)(de)矩陣(zhen)(zhen)形式進行(xing)相對(dui)位置信息獲(huo)得(de)(de)測(ce)點(dian)的(de)(de)輻(fu)(fu)射熱(re)流(liu)關系，基(ji)于輻(fu)(fu)射熱(re)流(liu)關系獲(huo)得(de)(de)功率線(xian)性(xing)方程，不需要改變調整石英(ying)(ying)燈陣(zhen)(zhen)的(de)(de)幾何參(can)數，通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)功率線(xian)性(xing)方程與(yu)輻(fu)(fu)射通(tong)(tong)(tong)量密度的(de)(de)關系即可(ke)獲(huo)得(de)(de)每個燈管(guan)的(de)(de)功率，且只需通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)改變石英(ying)(ying)燈陣(zhen)(zhen)功率來改變輻(fu)(fu)射表(biao)面的(de)(de)熱(re)流(liu)分(fen)布(bu)，操(cao)作簡單方便(bian)，以滿足輻(fu)(fu)射熱(re)流(liu)分(fen)布(bu)需求的(de)(de)時效性(xing)和迅(xun)速性(xing)，在試驗(yan)中更快的(de)(de)按照(zhao)要求改變輻(fu)(fu)射表(biao)面的(de)(de)熱(re)流(liu)分(fen)布(bu)。