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摘要：本发明公开了一种发动机排气系统热辐射效应分析方法及系统，属于发动机热防护技术领域，通过获得温度场信息，对几何模型进行非结构化三角形和四面体体网格划分，并提取三角形面网格和四面体体网格的网格信息；将发动机排气系统的壁面发射率、介质的吸收系数、散射系数和每个网格发射的光线数目导入提取的网格信息中，基于路径长度的蒙特卡洛算法，对各个网格发射光线进行光线追踪，通过统计网格发射的光线能量在各网格的分配比例，计算辐射传递因子；根据温度场和辐射传递因子，通过能量守恒方程求解壁面辐射热流密度，获得发动机排气系统的热辐射效应分析结果。该方法能够提高发动机排气系统的热辐射效应分析结果准确度。

主权项：1.一种发动机排气系统热辐射效应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：根据发动机排气系统的系统架构，建立用于模拟发动机排气系统热辐射效应的几何模型；通过对几何模型的流动换热进行数值模拟，获得温度场的计算结果；对几何模型的辐射部分进行非结构化三角形和四面体体网格划分，并提取三角形面网格和四面体体网格的网格信息；将发动机排气系统的壁面发射率、介质的吸收系数、散射系数和每个网格发射的光线数目导入提取的网格信息中；基于路径长度的蒙特卡洛方法，通过模拟光线发射位置和发射方向，对各个网格发射光线进行光线追踪；通过判断光线相交网格属于壁面还是介质网格，对光线分别进行反射和散射处理，通过网格发射光线能量的衰减，处理壁面和介质对光线能量的吸收，计算光线剩余能量；当光线剩余能量小于设定阈值，光线追踪停止；重新发射一束光线进行跟踪，在光线数达到规定数目后更换下一个网格发射光线，以此类推直至所有网格的所有光线发射并跟踪完毕；统计各光线能量分配比例，获得各网格之间的辐射传递因子；根据温度场和辐射传递因子的计算结果，通过能量守恒方程求解壁面辐射热流密度，获得发动机排气系统的热辐射效应分析结果；其中，所述光线剩余能量的计算，包括以下步骤：光线发射后，到达壁面网格或介质网格；当到达壁面网格时，光线会发生反射，反射的方向根据壁面光线发射方向重新确定新的方向，光线的一部分能量会被壁面吸收；其中，壁面吸收能量的大小与壁面发射率还有光线剩余能量有关，壁面网格的光线剩余能量的计算公式为：Ea1＝ε*E’E＝E’-Ea1式中，Ea1为壁面吸收能量，E’为光线经过前一网格后的剩余能量，E为光线经过当前网格后的剩余能量，ε为壁面发射率；当光线到达介质网格时，光线一方面会被介质吸收一部分能量，另一方面会发生散射，介质吸收能量与介质的吸收系数以及光线在介质中传播的长度有关，介质网格的光线剩余能量的计算公式为：Ea2＝E’*expL*Ka式中，Ea2为光线被介质吸收能量，L为光线在介质中传播的长度，Ka为介质的吸收系数；光线到达介质网格时的光线是否发生散射，与散射系数和光线已传播的距离有关，散射距离Ls为：Ls＝-ln1.0-rσs式中，σs为散射系数，r为[0,1]之间的随机数；当光线在介质中传播的长度L小于散射距离Ls时，光线沿之前方向继续传播，用散射距离减去L作为新的散射强度；当光线在介质中传播的长度L大于散射距离Ls时，光线在介质中发生散射，散射方向由介质发射方向重新确定，生成随机数重新计算散射距离，以散射点为新的发射点继续跟踪光线，直至光线剩余能量小于一定值；所述获得各网格之间的辐射传递因子，包括以下步骤：在参数设置中对壁面发射率、介质的吸收系数和散射系数和从每个网格发射的光线数目进行设定；将通过UDF导出的三角形和四面体的包含网格序号、各顶点坐标、面积、体积、法向量、相邻体网格编号的网格信息文本文件导入程序完成网格信息导入；利用这些网格信息从各个三角形面网格和四面体体网格发射光线并进行光线追踪，光线追踪算法包括确定发射点、方向和能量，设光线发射的初始能率为E0，表示光线在任何时刻的能量与其发射能量的比值，在初始发射时设为1；识别光线将被拦截的表面和将要经过的介质，表面的反射或吸收，以及中间参与介质的散射或吸收，使用伪随机数和每个特定事件的概率分布来模拟每个光线从其发射到被吸收的行为，如果光线被反射或散射，则必须确定新的方向，记录光线能量被各个网格吸收的大小以及光线剩余能量大小；当光线中的能量几乎全部转移到介质或表面时，光线追踪停止，重新发射一束光线进行跟踪，在光线数达到规定光线数目后更换下一个网格发射光线，以此类推直至所有网格的所有光线发射完毕后，统计获得各面网格和体网格之间的辐射传递因子；所述辐射传递因子的计算，包括以下步骤：当从一个网格发射的所有光线追踪结束后，得到该网格对其他所有网格的辐射传递因子RDij；定义辐射传递因子RDij为由网格i辐射出去的被网格j吸收的能量占网格i向外辐射出去的总能量的份额，辐射传递因子RDij的计算公式为：RDij＝EaijE0*N其中，RDij为网格i对网格j的辐射传递因子，Eaij为网格i发出的被网格j吸收的辐射能量，E0为光线初始能量，N为网格i光线数目；当所有的网格均被作为发射单元计算后，得到所有网格之间的辐射传递因子。

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