基于蒙特卡洛法的喷管中强非均匀性介质辐射换热问题求解加速策略

摘要：

固体火箭发动机喷管内的辐射换热不可忽视,使用传统蒙特卡洛法模拟效率低下,而现有蒙特卡洛法加速策略研究多局限于辐射物性跨越 1 个数量级的情况,这与实际喷管中的强非均匀性特点不符.因此,辐射物性跨越 2～3 个数量级时,以零碰撞蒙特卡洛法为基准,对加权零碰撞蒙特卡洛法和分解蒙特卡洛法两种加速策略进行比较探究,分别考察了灰介质立方体、非灰介质圆柱体算例.结果表明:加权零碰撞蒙特卡洛法在零碰撞衰减系数取全局最大值的 60%以上、分解蒙特卡洛法在控制介质辐射物性取全局最大值的 3%以内时,二者均可在保证计算精度的前提下缩减计算用时;相较分解蒙特卡洛法,加权零碰撞蒙特卡洛法的加速性能更好,其在非灰算例中的效率提升最高可达 14%.此外,还提出了一种改进的轴对称网格定位方法,在几种典型路径中计算用时可缩减 43%以上.

关键词：固体火箭发动机、喷管、辐射换热、强非均匀性介质、蒙特卡洛法

所属期刊栏目：47

分类号：V435(推进系统（发动机、推进器）)

资助基金：国家自然科学基金;黑龙江省博士后面上资助项目;新时代龙江优秀硕士;博士学位论文项目

在线出版日期：2024-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：537-546