[發(fā)明專利]一種非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010713231.2
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111859248B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖慶玲;張劉紅;郭小玲;張永勝;萬振榮;高然;張威;何新;任杰;白成程;楊晉;陳建濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵一局集團有限公司;中鐵一局集團有限公司勘察設(shè)計分公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬鳳云

1.一種非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度的確定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、建立極坐標(biāo)系：以集水器(3)的豎向中心橫截面為平面，以集水器的豎向中心橫截面的中心為極點，以極點豎直向上引出一條射線為極軸，即x軸，選定順時針方向為正方向，以極點為起點、保溫層外側(cè)壁上的點為終點的線段為極徑ρ，以極軸和極徑之間的夾角為極角θ建立極坐標(biāo)系；

其中，極角θ的取值范圍為0°～180°；

步驟二、確定非滿液集水器外側(cè)保溫層的基準(zhǔn)厚度：向集水器(3)內(nèi)注入液體(2)，所述液體(2)未充滿集水器(3)，集水器(3)內(nèi)液體(2)上側(cè)為氣體(1)；

根據(jù)公式計算非滿液集水器外側(cè)保溫層(4)的基準(zhǔn)厚度δ，其中，D₀為集水器(3)外徑且D₀＝2r₀，r₀為集水器(3)外半徑，D₁為集水器外側(cè)保溫層(4)的基準(zhǔn)外徑，且P_E為能量價格，λ為保溫層(4)對應(yīng)的保溫材料在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，t為年運行時間，T₀為集水器(3)外表面溫度，T_a為環(huán)境溫度，P_T為保溫結(jié)構(gòu)單位造價，S為絕熱工程投資年攤銷率，α_s為保溫層(4)對應(yīng)的保溫材料外表面向周圍環(huán)境的放熱系數(shù)；

步驟三、獲取非滿液集水器外側(cè)保溫層在基準(zhǔn)厚度下中心橫截面的溫度場：利用SPACECLAIM軟件建立非滿液集水器外側(cè)保溫層在基準(zhǔn)厚度下的物理模型，利用ICEM軟件對非滿液集水器外側(cè)保溫層在基準(zhǔn)厚度下的物理模型進行網(wǎng)格劃分，生成網(wǎng)格文件導(dǎo)入FLUENT計算軟件中，F(xiàn)LUENT計算軟件模擬出非滿液集水器外側(cè)保溫層在基準(zhǔn)厚度下中心橫截面的溫度場，獲取極角范圍內(nèi)的保溫層基準(zhǔn)厚度下外側(cè)溫度變化曲線；

步驟四、確定分段極角：將極角范圍內(nèi)的保溫層基準(zhǔn)厚度下外側(cè)溫度變化曲線進行分段，獲取極角范圍內(nèi)的保溫層基準(zhǔn)厚度下外側(cè)溫度變化曲線分段位置處的分段極角；

所述分段極角包括第一分段極角θ_qi和第二分段極角θ_ye，第一分段極角θ_qi和第二分段極角θ_ye將極角范圍內(nèi)的保溫層基準(zhǔn)厚度下外側(cè)溫度變化曲線依次分為三段，即氣體溫度變化曲線段、氣液過渡溫度變化曲線段和液體溫度變化曲線段；

步驟五、非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度分段擬合：對氣體溫度變化曲線段、氣液過渡溫度變化曲線段和液體溫度變化曲線段分別進行曲線擬合，獲取極角范圍內(nèi)的非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度，其中，氣體溫度變化曲線段和液體溫度變化曲線段均為常數(shù)函數(shù)；

步驟六、確定非滿液集水器外側(cè)全范圍保溫層厚度：液體(2)在集水器(3)內(nèi)以極軸為對稱軸對稱盛放在集水器(3)內(nèi)，因此非滿液集水器外側(cè)保溫層以極軸為對稱軸對稱設(shè)置在集水器(3)外，根據(jù)極角范圍內(nèi)的非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度確定非滿液集水器外側(cè)全范圍保溫層厚度；

步驟五中，根據(jù)公式計算氣體溫度變化曲線段對應(yīng)的非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度其中，t_θ0為0°極角時保溫層基準(zhǔn)厚度下外側(cè)溫度值，為氣體溫度變化曲線段上任一極角處保溫層外側(cè)溫度值；

根據(jù)公式計算液體溫度變化曲線段對應(yīng)的非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度其中，為液體溫度變化曲線段上任一極角處保溫層外側(cè)溫度值；

在氣液過渡溫度變化曲線段上數(shù)據(jù)采樣，獲取不同極角θ_qi-ye和對應(yīng)極角的集水器保溫層外側(cè)溫度值根據(jù)公式求出集水器保溫層外側(cè)溫度值對應(yīng)的保溫層厚度設(shè)定多項式最高冪閾值范圍，利用多項式擬合法構(gòu)建以極角θ_qi-ye為自變量，以保溫層厚度為因變量的多項式曲線a₀～a_n均為擬合系數(shù)，n為最高冪；

即極角范圍內(nèi)的非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度其中，C₁和C₂均為常數(shù)，且

2.按照權(quán)利要求1所述的一種非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度的確定方法，其特征在于：步驟四中，分段極角兩側(cè)的溫度變化曲線段的曲線斜率變化值超過0.1。

3.按照權(quán)利要求1所述的一種非滿液集水器外側(cè)保溫層厚度的確定方法，其特征在于：步驟五中，多項式最高冪閾值范圍為2～5。