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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
热控系统是航天器重要的保障系统。此系统的性能和可靠性直接影响到其它系统的工作状态和航天器的使用寿命。辐射和烧蚀热防护分别是航天器在轨运行和再入过程中常用的热防护方式。对航天器热环境和热防护的研究可以通过实验研究和数值模拟来进行，实验研究由于其费用高、周期长，开展起来比较困难，因此，数值计算研究显得十分重要。通用、高效、准确的数值仿真方法对加快航天器研制进程，提高热防护系统性能，降低研究成本具有重要意义。论文首先对国内外辐射和烧蚀热防护数值计算的研究工作进行了大量的文献查阅和分析研究，归纳总结出数值仿真的模型和方法，并进行了详细的对比研究。为了提高计算效率和计算精度，本文针对辐射换热和空间热环境计算，提出了能束均匀分布法。将有限元法和能束均匀分布法相结合计算漫射体之间的辐射换热，并给出了两种方法使用的控制机制；采用Monte Carlo法计算非漫射体之间的辐射换热。对目标上不同位置的单元进行互视和遮挡判断，无互视关系的单元采用积分法计算其受到的外热流，被遮挡单元采用能束均匀分布法计算其受到的外热流。对于复杂结构之间严重的遮挡题目，本文提出了基于表面网格进行遮挡判断的方法。计算结果表明，相对于Monte Carlo法，本文方法可以大大提高计算效率和计算精度；遮挡判断方法准确高效。对空间目标在轨全过程辐射热防护仿真系统进行架构设计；对温度和形变以及应力要求高的部件采用有限元法对其温度场进行详细的分析和计算，对导热—辐射控制方程进行有限元离散，推导了导热—辐射有限元计算公式；建立了多层隔热材料导热模型；采用基于集总参数和热容—热阻的节点网络法计算空间目标整体温度。计算结果表明，用有限元离散得到的温度场计算方法的收敛速度较快，计算精度较高；多层隔热材料导热模型也比较合理。采用实验已经验证并且精度较高的工程方法计算气动热环境从而为材料烧蚀和内部热响应计算提供热边界条件。对碳基材料的烧蚀机理和烧蚀模型进行了深入研究和对比分析。建立碳基材料内部热响应物理模型和数学模型，利用有限元法分析和计算再入目标轴对称和三维烧蚀内部热响应，包括：烧蚀边界处理和动网格生成方法研究；控制方程有限元离散；热解气体质量流量计算和温度场插值方法研究；针对三维热响应计算网格数量大和计算时间长的特点，进行了压缩存储和提高计算效率研究。计算结果表明，本文计算温度场和热解气体质量流量的迭代方法收敛速度比较快，计算精度比较高。最后本文基于Microsoft VC++ 6.0平台研制和开发了空间目标在轨和再入全过程辐射和烧蚀热防护数值仿真软件，从而可以预测在轨和再入目标辐射和烧蚀热防护效果并为热设计提供理论依据。 |
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发表于 2022-9-6 10:33:17
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