[發明專利]一種基于蒸汽流場計算液滴運動相變參數的方法

有效

• 申請號: 201910036741.8
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109740281B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 趙富龍;周婭;盧瑞博;譚思超;余霖;何宇豪;孟濤;曾陳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于蒸汽流場計算液滴運動相變參數的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構建目標結構的幾何模型，并進行網格劃分，且針對局部位置區域進行網格加密；導出網格文件；

步驟2：將所述步驟1導出的網格文件導入流體計算軟件，并計算蒸汽的流場參數信息，且網格節點的空間坐標與該網格節點對應的蒸汽流場參數信息之間呈一一對應關系；導出該蒸汽流場參數信息文件；

步驟3：將所述步驟2導出的蒸汽流場參數信息文件導入C++程序，建立KD搜索算法獲取目標液滴位置周圍最近的M個網格節點的空間坐標；

步驟4：獲取所述最近的M個網格節點所對應的蒸汽流場參數信息，建立快速插值方法以計算目標液滴位置處的蒸汽流場參數信息；其中，M＝1或4；

步驟4.1：當目標液滴的空間位置坐標點與最近的網格節點重合時，根據該重合的網格節點的空間坐標，獲取對應的蒸汽流場參數信息，作為該目標液滴所在位置處的的蒸汽流場參數信息；

步驟4.2：若目標液滴的空間位置坐標點與最近的網格節點均不重合，則根據已經找出的離目標液滴位置x_i距離最近的M個網格點，獲取該M個網格節點的空間坐標所對應的蒸汽流場參數信息，并采用距離反比插值方法得到目標液滴位置x_i處的蒸汽流場參數信息F_i，插值格式為：

式中：l_j表示位置矢量x_i和第j個網格點的歐式距離；

步驟5：利用步驟4獲取的目標液滴位置處的蒸汽流場參數信息，求解液滴運動相變模型，以計算液滴運動相變參數；

步驟5.1：將目標液滴位置處的蒸汽流場參數信息在C++程序中傳遞給液滴運動相變模型；

步驟5.2：獲取t時刻液滴的運動相變參數，以計算t+Δt時刻液滴的運動相變參數，計算使用的液滴運動相變模型包括以下方程中的至少一個：

其中，位于方程左側的待求量包括：液滴的位置矢量x，液滴的旋轉速度ω，液滴的速度v，液滴的半徑r，液滴的溫度T；

位于方程右側的已知物理量包括：

(1)蒸汽流場參數信息，包括：蒸汽密度ρ_g，蒸汽流動速度u，蒸汽的溫度T_g，蒸汽的壓力P_g，蒸汽的動力粘度μ_g，流場旋度Ω，其中

(2)t時刻液滴的運動相變參數，包括：加速度a、速度v、位置坐標、溫度T_d、壓力p_d、密度ρ_d、粘度μ_d、定壓比熱容c_p、汽化潛熱γ、摩爾質量M；

(3)根據經驗關系式計算得到的常數，包括：重力加速度g；氣體常數R；蒸發冷凝系數α，對流換熱系數h；

(4)根據蒸汽和液滴參數求得的相關系數，包括：轉矩系數C_M，曵力系數C_D，升力系數C_Ma，升力系數C_Sa；

(5)歸一化系數λ₁～λ₅，計算表達式分別為：λ₁＝-15ρ_g/16πρ_d、λ₂＝3ρ_f/(8ρ_dr+4ρ_gr)、λ₃＝3ρ_g(4ρ_d+2ρ_g)、λ₄＝[1.615(μ_d+2μ_g/3)²/(μ_d+μ_g)²(μ_fρ_g)^0.5]/(ρ_dπr/3+ρ_gπr/6)、λ₅＝2(ρ_d-ρ_g)/(2ρ_d+ρ_g)。