高温喷管辐射换热求解

项目概述

航天四院重大装备项目子课题。面向固体火箭发动机喷管热结构精细化仿真计算需求，开发自主可控的高温喷管气固两相辐射传输与换热求解程序。

核心挑战

• 高温燃气的光谱选择性吸收和非均匀性
• 固体颗粒（Al₂O₃）的强烈散射
• 喷管几何结构不规则
• 辐射-对流-导热高度耦合

技术路线

辐射特性计算

• 气体: 全光谱K分布（FSK）模型
• 颗粒: Mie理论 + 预计算数据库

辐射传输求解

• 零碰撞蒙特卡洛法（ZMCM）：理论上只有统计误差
• 光束快速追踪模型：基于KD-tree和BVH的加速技术

技术指标

• 光谱吸收系数偏差 ≤ 5%
• 辐射强度分布偏差 ≤ 10%

技术栈

• 编程语言: Fortran（计算核心）, C++（架构层）
• 数值方法: 蒙特卡洛法, K分布
• 开发平台: MHT平台