076] 通過隔熱層與球體的傳導(dǎo)換熱熱量Qs,lCcind:
[0078] 其中，TEnupJU是球體微元j的溫度，球體微元j被太陽能電池微元i遮蓋；
[0079] 其中，球體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式：
[0080]ST-Enup-s, j -QEnup-S, j-IR+^Enup-S, j-Cond，
[0081 ] 其中，QEnupS,UR是吸收球體內(nèi)部輻射換熱熱量，QEnupS, 1^是通過隔熱層與太陽能 電池的傳導(dǎo)換熱熱量。
[0082] 球體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式中各項(xiàng)熱量 計(jì)算式列述如下：
[0083] 吸收球體內(nèi)部輻射換熱熱量QEnupSiUR:
[0084] QEnup S, j_IR-A Enup-s，j· (GEnup-s，.廠JEnup-s，j)，
[0085] 其中，GEnupV^投射到球體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的輻射熱流， JEHi是離開微元]·的輻射熱流。
[0086] 其中，JEnupVj可以表達(dá)為微元輻射熱流和反射熱流之和，其表達(dá)式：
[0089] 其中，\j是球體內(nèi)表面微元k到球體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的輻 射角系數(shù)。
[0090] 通過隔熱層與太陽能電池的傳導(dǎo)換熱熱量QEnupSijCcind:
[0092] 其中，TEnupS」是球體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的溫度，AEnupVj是球 體上半部分被太陽能電池遮蓋部分微元j的面積。
[0093] 球體上半部分未被太陽能電池遮蓋部分微元1的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式：
[0094] ST-Enup-R，i-QEnup-R，1-D+^Enup-R，1-Atm+QEnup-R，1-IR-Atm+QEnup-R，1-IR-E+^Enup-R，1-IR-I，
[0095] 其中，QEnupJU_D是吸收太陽直接福射熱量，QEnupJU_Atm是吸收大氣散射福射熱量， Q&iupJU+IUjUm是吸收大氣長波福射熱里，QenupJU_Il!_e是對(duì)外界環(huán)境長波福射熱里，QenupJU_Il!_I 是與球1 本內(nèi)部長波輻射換熱熱量。
[0096] 球體上半部分未被太陽能電池遮蓋部分微元1的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式中各項(xiàng)熱 量計(jì)算式列述如下：
[0097] 吸收太陽直接輻射熱量QEnupJUD:
[0098] QEnup R, I D-α ·Q D-S·AEnup-R, ι·FEnup-R, is，
[0099] 其中，AEnupJU是微元1的面積，F(xiàn)EnupMs是微元1與太陽直接輻射的輻射角系數(shù)。
[0100] 是與球體下半部分長波福射換熱熱量。
[0101] 吸收大氣散射福射熱量QEnupJU_Atm:
[0102] QEnup R, l Atm -α ·Q A-S·AEnup-R, ι，
[0103] 吸收大氣長波福射熱量QEnupJU_IR_Atm:
[01 04]QEnup_R,l_IR_Atm -ε ·Q A-IR·AEnup-R，i，
[0105] 其中，ε是球體材料發(fā)射率；
[0106] 對(duì)外界環(huán)境長波福射熱量QEnupJU_IR_E:
[0108] 與球體內(nèi)部長波福射換熱熱量QEnupJU_IIU:
[0109] QEnup-R，1-IR-I-AEnup-R，ι· (GEnup-R，「JEnup-R，J，
[0110] 其中，GEnupJU是投射到微元1的輻射熱流，JEnupJU是離開微元1的輻射熱流；
[0111] 其中，球體下半部分微元m的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式：
[0112] STEndjm一Q End, m-D+QEnd, m-Atm+QEnd, m-G+QEnd, m-IR-Atm+QEnd, m-IR-G+QEnd, m-IR-E+^End, m-IR-I，
[0113] 其中，QEnd,m_D是吸收太陽直接福射熱量，QEnd,m_Atm是吸收大氣散射福射熱量，QEnd,mJ； 是吸收地面反射福射熱量，QEnd, 是吸收大氣長波福射熱量，Qend, 是吸收地面長波福 射熱量，QEndim_IR_E是對(duì)外界環(huán)境長波福射熱量，QEndim_I[U是與球體內(nèi)部長波福射換熱熱量。
[0114] 球體下半部分微元m的能量廣義源項(xiàng)表達(dá)式中各項(xiàng)熱量計(jì)算式列述如下：
[0115] 吸收太陽直接福射熱量QEnd,m_Atm:
[0116] QEnd,niAtm-α ·QD-S·AEn山m ·FEnd，ms，
[0117] 其中，AEndiB1是微元m的面積，F(xiàn)E+s是微元m與太陽直接輻射的輻射角系數(shù)；
[0118] 吸收大氣散射福射熱量QEndim_Atm:
[0119] QEnd, ni Atm - α · Q A-S · AEn山m，
[0120] 吸收地面反射福射熱量QEnd,mJ；:
[0121] QEnd,m_G-α ·QG-S·AEn山 m，
[0122] 吸收大氣長波福射熱量QEndim_IR_Atm:
[0123] QEnd, m lR Atm -ε ·Q A-IR·AEn(j，m，
[0124] 吸收地面長波福射熱量QEnd,m_IRJ;:
[0125] QEnd, ni lR G -ε· Q G-IR · AEn山m，
[0126] 對(duì)外界環(huán)境長波福射熱量QEndim_IR_E:
[0128] 與球體內(nèi)部長波福射換熱熱量
[01 29] ^End,m_IR_I^End,m^^End,mJEnd, ?
[0130] 其中，GEndi"是投射到微元m的輻射熱流，JEndi"是離開微元m的輻射熱流。
[0131] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，步驟S5包括，加載微元的熱邊界條件，通過微元之 間能量數(shù)據(jù)傳遞，聯(lián)立求解微元能量方程組，計(jì)算高空氣球平飛過程分布溫度分布數(shù)據(jù)。
[0132] 綜上所述，本發(fā)明可以快速和準(zhǔn)確地獲知帶太陽能電池的高空氣球平飛過程中的 分布溫度特性，在帶太陽能電池的高空氣球結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、飛行試驗(yàn)規(guī)劃、規(guī)避潛在 危險(xiǎn)等方面具有指導(dǎo)意義，可以提高帶太陽能電池的高空氣球設(shè)計(jì)一次成功率，縮短帶太 陽能電池的高空氣球設(shè)計(jì)周期，降低帶太陽能電池的高空氣球設(shè)計(jì)成本。
[0133] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0134] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的帶太陽能電池的高空氣球包括高空氣球由球體 上半部分1、球體下半部分2、太陽能電池3、太陽能電池隔熱層4、尾翼5和推進(jìn)裝置6構(gòu)成。
[0135] 其中，高空氣球主體由球體上半部分1和球體下半部分2構(gòu)成，球體上半部分頂部 鋪設(shè)有太陽能電池3,太陽能電池與球體上半部分之間安裝有隔熱層4,尾翼5呈倒Y型安 裝于高空氣球尾部，推進(jìn)裝置6左右對(duì)稱安裝于高空氣球兩側(cè)。
[0136] 如圖2所示，帶太陽能電池的高空氣球平飛過程分布溫度計(jì)算方法，包括：
[0137] 根據(jù)高空氣球飛行任務(wù)需求，計(jì)算出本實(shí)施例中的高空氣球主要飛行參數(shù)如表1 所示，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。
[0138]
[0139] 表1高空氣球主要飛行參數(shù)
[0141] 表2高空氣球主要設(shè)計(jì)參數(shù)
[0142] 測(cè)量擬采用的高空氣球球體材料特性參數(shù)如表3所示；測(cè)量太陽能電池特性與太 陽能電池隔熱材料特性參數(shù)如表4所示。
[0143]
[0144] 表3球體材料特性參數(shù)
[0145]
[0146] 表4太陽能電池與太陽能電池隔熱材料特性參數(shù)
[0147] 計(jì)算高空氣球熱環(huán)境：大氣壓力、溫度、密度。其中，高空氣球在海拔高度h處的大 氣溫度TAtn(K)、大氣壓力PAtn(Pa)、大氣密度PAtn(kg/m3)可由公式計(jì)算：
[0154] 計(jì)算太陽直接輻射熱流qDS，大氣散射太陽輻射熱流qAS，地面反射太陽輻射熱流 qt；_s，大氣長波輻射熱流qAIR，地面長波輻射熱流9(；_11?;對(duì)流換熱環(huán)境參數(shù)包括高空氣球與外 部環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)hEx，高空氣球與內(nèi)部氦氣的對(duì)流換熱系數(shù)hIn。
[0155] 太陽直接輻射熱流qDS是大氣層上界太陽輻射強(qiáng)度I。與太陽直接輻射衰減系數(shù) TAtni的乘積，計(jì)算式如下：
[0156] qDS=I0 ·τAtn (4)
[0157] 大氣散射太陽輻射熱流qAS是太陽直接輻射熱流。:^與大氣散射系數(shù)k的乘積，計(jì) 算式如下：
[0158] qA-s=k.qD-s (5)
[0159] 地面反射太陽輻射熱流qt;_s是抵達(dá)地球表面太陽直接輻射強(qiáng)度I&_d、地球表面反 射系數(shù)r&_d