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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种船舶热特性数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114329777B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111625428.1，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种船舶热特性数值模拟方法是由邹燚涛;孔犇犇;徐鑫甜;杨凯杰;潘加爽;蒋彦龙设计研发完成，并于2021-12-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种船舶热特性数值模拟方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种船舶热特性数值模拟方法。属于热特性仿真领域，具体步骤：1、划分船体模型网格，2、建立船体热特性数学模型，3、求解网格单元热平衡方程，4、处理数值计算结果；对船体模型的每个网格单元进行温度或热流密度赋值，得到船舶整体的温度或热流密度分布情况；本发明提出的船舶热特性数值模拟方法，综合考虑了太阳直射辐射、太阳散射辐射、天空辐射、海面辐射、海面反射、船体自身对外辐射、外部对流换热及内部对流换热等多方面因素对船体的热影响，能够提前预测船体外表面的温度及热流密度分布情况，相比于现有的大部分商业软件，本发明提出的数值模拟方法能够获得更加精确的热特性计算结果。

本发明授权一种船舶热特性数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种船舶热特性数值模拟方法，其特征在于，具体操作步骤如下：1、船体模型网格的划分；具体是：确定船体的三维几何模型在笛卡尔坐标系中的朝向，对模型进行网格划分后导出网格单元的信息；2、船体热特性数学模型的建立；具体过程是：通过输入船舶所处位置、当前天数及船体物性参数，确定船舶所处的具体环境，计算每个网格单元上由于太阳直射辐射、太阳散射辐射、天空辐射、海面辐射、海面反射、船体自身对外辐射、外部对流换热及内部对流换热所产生的热流密度，并根据计算所得的多项热流密度建立每个网格单元的热平衡方程；3、网格单元热平衡方程的求解；具体过程是：求解船体模型每一网格单元的热平衡方程，得到各单元的温度值；各个单元在某一天第k分钟计算所得的温度值将作为第k+1分钟的入口参数，依此类推得到一天内不同时刻下各个单元的温度值；其中，计算过程中得到相应时刻下每个单元的净热流密度值采用四阶龙格库塔方法对每一网格单元在各时刻下的热平衡方程进行迭代求解；4、数值计算结果的处理，最终得到船舶整体的温度或热流密度分布情况；具体是：对船体模型的每个网格单元进行温度或热流密度赋值，最终得到船舶整体的温度或热流密度分布情况；具体流程包括：在笛卡尔坐标系中确定船体朝向，对船体模型进行网格划分后获取网格单元的信息，以笛卡尔坐标系x轴正方向为正东方向，y轴正方向为正北方向；输入相关参数供软件读取计算，具体包括：船舶所处地区纬度、计算当日在一年中的天数、环境温度、海面温度、船内温度、船体材料发射率、比热容、密度、厚度、外部对流换热系数及内部对流换热系数；计算网格单元上的各项热流密度；所述各项热流密度包括：太阳直射辐射热流密度、太阳散射辐射热流密度、天空辐射热流密度、海面辐射热流密度、海面反射热流密度、船体自身辐射热流密度、外部对流换热热流密度、内部对流换热热流密度；在计算太阳直射辐射热流密度之前，先确定太阳的空间位置，首先，通过太阳赤纬角δ和太阳时角ω确定太阳与地球的相对位置，太阳赤纬角δ是太阳光线与赤道平面的夹角，其计算公式为： 式中，N表示所计算的日子是一年内的第几天；太阳时角ω是太阳实时所在时圈与午圈投影在赤道平面的夹角，正午时太阳时角ω为0，下午为正，上午为负，其计算公式为：ω＝t-12×152其中，t为太阳时；通过太阳高度角αsun和太阳方位角γsun确定太阳与地面的相对位置，太阳高度角αsun是太阳光线与其在地平面上投影的夹角，其计算公式为：sinαsun＝sinLsinδ+cosLcosδcosω3式中，L为船舶所处地区的纬度，以北纬为正，南纬为负；根据式2和式3，令太阳高度角为0，能够求出日出日落时的太阳时t'和t”： 太阳方位角γsun表示太阳光线在地平面上的投影与正南方向的夹角，以正南向西为正，正南向东为负，通过以下公式计算： 当太阳空间位置确定后，进行太阳直射辐射热流密度qdirect,i的计算： 式中，i为网格单元序号；α为船体材料的吸收率；θi为网格单元外法线与太阳直射方向的夹角；Idirect为到达船体时的太阳辐射强度，由下列公式计算：Idirect＝I0Pm9式中，I0为太阳常数，通常取1316Wm2；P为大气透明度，一般情况下为0.75；m为大气质量数，由以下公式计算得到：m＝[1229+614sinαsun2]0.5-614sinαsun10当太阳时位于日出时刻t'与日落时刻t”之间时，采用式8对太阳直射辐射热流密度qdirect,i进行计算，其它时刻下太阳直射辐射热流密度qdirect,i均取0；建立每个网格单元的热平衡方程： 式中，ρ为船体材料密度；c为船体材料比热容；b为船体材料厚度；t为一天内的时间。

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