本發(fā)明公開了一種單組分碳?xì)淙剂蠠嵛镄杂嬎阈拚椒ǎx擇待分析的單組分碳?xì)淙剂希斎牍r參數(shù)；計算待分析單組分碳?xì)淙剂戏肿芋w系的勢能、各方向的熱流量及應(yīng)力的波動數(shù)據(jù)；以及計算輸入工況參數(shù)下單組分碳?xì)淙剂系臒嵛锢硇再|(zhì)；熱物理性質(zhì)包括熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)和輸運(yùn)性質(zhì)；分別基于穩(wěn)定性、核密度估計修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的熱物性，得到熱物性數(shù)據(jù)集合；將基于穩(wěn)定性修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的各熱物性數(shù)據(jù)集合分別與基于核密度估計修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的各熱物性數(shù)據(jù)集合求交集，將交集中數(shù)據(jù)的平均值作為修正后的熱物性值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力工程及工程熱物理、微納尺度計算等技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種單組分碳?xì)淙剂蠠嵛镄杂嬎阈拚椒ā?/p>

背景技術(shù)

“雙碳”背景下碳?xì)淙剂系膽?yīng)用已拓展至高溫高壓工況，其噴射過程中常伴隨有空化、閃急沸騰等氣液相變現(xiàn)象，導(dǎo)致熱物理性質(zhì)的全面獲取更為復(fù)雜。

當(dāng)前碳?xì)淙剂系臒嵛镄詤?shù)獲取大多基于常溫常壓的有限工況，缺乏對高溫高壓環(huán)境下的熱物性獲取方法。已有熱物性數(shù)據(jù)庫如美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)通過插值擬合等手段預(yù)測高溫高壓下碳?xì)淙剂系臒嵛镄詤?shù)，精度有限且無法知悉熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)及輸運(yùn)性質(zhì)等熱物性參數(shù)的全面計算方法。

傳統(tǒng)分子動力學(xué)可從微觀層面提供詳細(xì)的原子級信息，然而由于原子尺度的模擬未曾考慮電子甚至更微觀的結(jié)構(gòu)作用，且力場勢能參數(shù)存在著不準(zhǔn)確性，導(dǎo)致計算結(jié)果與真實(shí)值存在一定的偏差。因此，采用傳統(tǒng)分子動力學(xué)計算熱物性時，部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)與預(yù)設(shè)工況偏離幅度較大，再取平均后的計算結(jié)果準(zhǔn)確度較差，尤其在高溫高壓工況下，數(shù)據(jù)波動更為劇烈，進(jìn)而導(dǎo)致計算誤差更大，精度更差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本申請?zhí)岢隽艘环N單組分碳?xì)淙剂蠠嵛镄杂嬎阈拚椒ǎ蓪Ψ肿觿恿W(xué)初步計算結(jié)果進(jìn)行修正和改進(jìn)，提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種單組分碳?xì)淙剂蠠嵛镄杂嬎阈拚椒ǎ?/p>

選擇待分析的單組分碳?xì)淙剂希斎朐摯治鰡谓M分碳?xì)淙剂系墓r參數(shù)；計算待分析單組分碳?xì)淙剂戏肿芋w系的勢能、各方向的熱流量及應(yīng)力的波動數(shù)據(jù)；以及計算輸入工況參數(shù)下單組分碳?xì)淙剂系臒嵛锢硇再|(zhì)；所述熱物理性質(zhì)包括熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)和輸運(yùn)性質(zhì)；其中，熱力學(xué)性質(zhì)是指密度，能量性質(zhì)是指內(nèi)能、焓值和熵，輸運(yùn)性質(zhì)是指黏度、導(dǎo)熱系數(shù)；

分別基于穩(wěn)定性、核密度估計修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的熱物性，得到熱物性數(shù)據(jù)集合；將基于穩(wěn)定性修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的各熱物性數(shù)據(jù)集合分別與基于核密度估計修正單組分碳?xì)淙剂显谳斎牍r下的各熱物性數(shù)據(jù)集合求交集，將交集中數(shù)據(jù)的平均值作為修正后的熱物性值。

進(jìn)一步，基于勢能波動數(shù)據(jù)，根據(jù)碳?xì)淙剂戏肿芋w系中勢能波動情況判斷熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)對應(yīng)的穩(wěn)定求解時刻；獲得穩(wěn)定求解時刻之后該輸入工況下所有的熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)對應(yīng)的數(shù)據(jù)集；形成穩(wěn)定求解時刻之后該輸入工況下所有密度、內(nèi)能、焓和熵分別對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。

進(jìn)一步，基于各方向的熱流量及應(yīng)力的波動數(shù)據(jù)，根據(jù)碳?xì)淙剂戏肿芋w系中各方向熱流量及應(yīng)力波動情況判斷輸運(yùn)性質(zhì)對應(yīng)的穩(wěn)定求解時刻；其中，熱流量波動對應(yīng)導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)力波動對應(yīng)的黏度；形成穩(wěn)定求解時刻之后該輸入工況下所有導(dǎo)熱系數(shù)、黏度分別對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。

進(jìn)一步，確定穩(wěn)定求解時刻：

當(dāng)勢能、熱流量及應(yīng)力數(shù)據(jù)波動幅度逐漸變小，且在一定范圍內(nèi)小幅度波動，則將勢能、熱流量及應(yīng)力數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)規(guī)律性波動的起始時刻認(rèn)定為穩(wěn)定求解時刻。

進(jìn)一步，采用2D核密度法繪制碳?xì)淙剂蠝囟扰c壓力的邊際核密度概率分布圖，將工況點(diǎn)密集的區(qū)域?qū)?yīng)的溫度、壓力范圍，作為單組分碳?xì)淙剂蠠嵛镄缘墓r波動范圍；獲取該工況波動范圍內(nèi)熱力學(xué)性質(zhì)、能量性質(zhì)和輸運(yùn)性質(zhì)分別對應(yīng)的數(shù)據(jù)集，分別得到密度、內(nèi)能、焓、熵、黏度和導(dǎo)熱系數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。