申请/专利权人：西北核技术研究所

申请日：2022-04-22

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN114861423B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/10;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.08.23#实质审查的生效;2022.08.05#公开

摘要：本发明属于地介质动态响应数值模拟方法，为解决现有的两种地介质热辐射响应预测方法中，基于实验数据的经验计算方法不具有普适性、未考虑热辐射特征及地介质参数变化，基于简化物理过程的数值模拟方法，将地介质作为单一组分物质考虑，无法合理描述物理量在地介质、空气中的分布特征的技术问题，提供一种热辐射作用下地介质动态响应数值模拟方法，将地介质组分划分为固体和液态水两种，且固体为多孔介质，合理地反映了地介质复杂组成和多孔特性。同时，考虑了热辐射作用下地介质中的热传递、相态变化和流体输运等机制，合理地反映了热辐射作用下的多物理场耦合特征。

主权项：1.一种热辐射作用下地介质动态响应数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将初始时刻的地介质组分划分为固体和液体水，所述固体为多孔介质，所述液体水填充于多孔介质中；S2，基于初始时刻的地介质组分，在热辐射作用下，根据地介质的种类和相态类型，将靠近地面处的物理场划分为多个区域，构建热辐射作用下地介质动态响应的各区域物理模型；所述根据地介质的种类和相态类型，将靠近地面处物理场划分为多个区域，具体为：若地介质温度小于液态水汽化温度，则将该区域记作区域1；若地介质温度等于液态水汽化温度，且液态水未完全汽化，则将该区域记作区域2；若地介质内液态水均发生汽化，则将该区域记作区域3；将地面上方气体区域记作区域4；S3，根据所述各区域物理模型，构建各区域内的质量和能量守恒数学模型，获得热辐射作用下地介质动态响应的各区域数学模型；所述构建各区域内的质量和能量守恒数学模型，具体为：区域1内，质量和能量守恒数学模型为： 其中，t为时间坐标，y为空间坐标，ρ为密度，H为介质焓值，T为温度，λ为导热系数，q为热辐射能量沉积项；区域2内，质量和能量守恒数学模型为： β为液态水饱和度，ρw为液态水密度，ρv为水蒸气密度，ψ为未汽化液态水的质量分数，v为输运速度，γv为水蒸气比热比，p0为大气压力，φ为地介质孔隙率，μv为水蒸气粘性系数；区域3内，质量和能量守恒数学模型为： Hv为水蒸气焓值；区域4内，质量和能量守恒数学模型为： fv为水蒸气在气体中的体积分数，μ为气体粘性系数；S4，分别设置热辐射、地介质、空气的特征参数，对所述各区域数学模型进行数值求解，获得热辐射作用下地介质动态响应的物理场信息；设置热辐射的特征参数具体为：若热辐射源为平行源，设置任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0；若热辐射源为点源，设置任意时刻t0辐射源的中心位置X0，和热辐射功率Pt0，确定辐射源中心到地面点X的距离r，以及任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0；若热辐射源为球形源，设置任意时刻t0辐射源的中心位置X0、热辐射功率Pt0，以及辐射源半径R，确定辐射源中心到地面点X的距离r、辐射源表面点Xf到地面点X的距离rf，以及任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0；若热辐射源为点源，所述任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0通过下式得到： 其中，z0为辐射源到地面的垂直距离，τ为空气对热辐射的衰减系数；若热辐射源为球形源，所述任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0通过以下方式得到：通过下式得到t0时刻由辐射源表面点Xf周边面积微元dS到达地面点X的热辐射能流dF： 其中，θ′为辐射源表面点Xf和地面点X之间连线与面积微元法向的夹角，θ*为辐射源表面点Xf和地面点X之间连线与y轴的夹角；对dF沿热辐射元表面进行积分，得到任意时刻t0到达地面点X处的热辐射能流FX,t0。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北核技术研究所 一种热辐射作用下地介质动态响应数值模拟方法

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