申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2024-02-28

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118246356A

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F17/11;G06F8/20;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明公开了一种基于有限体积求解平台的系统级管道两相流计算方法，通过计算流体力学的思路，基于开源有限体积求解平台，实现反应堆管道系统级计算，具体步骤如下：1、在有限体积求解平台中应用blockMesh程序生成管道几何模型及网格；2、在有限体积求解平台中建立两相漂移流模型物理场；3、对两相物理场施加边界条件，其中壁面边界施加empty边界条件；4、构建封闭漂移流控制方程的本构模型；5、求解空泡份额方程；6、基于预测‑校正的压力速度耦合方法，求解质量和动量方程；7、判断压力速度耦合计算是否收敛，确定返回步骤6或进行下一步；8、求解能量方程；9、判断是否达到最终时间，是则输出结果，否则返回步骤4。

主权项：1.一种基于有限体积求解平台的系统级管道两相流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：在有限体积求解平台OpenFOAM中建立待求解管道的几何模型和网格参数的数据文件blockMeshDict，通过blockMesh程序将数据文件blockMeshDict转换成网格文件polyMesh；步骤二：基于漂移流局部非平衡的四方程模型，在OpenFOAM中创建描述一维两相流动换热过程所需的基本物理场，创建的基本物理场包括：汽相的空泡份额场αg、两相混合物的混合压力场pm、两相混合物的混合速度场Um和液相的温度场Tl；步骤三：基于步骤一得到的网格文件polyMesh，遍历直角坐标系下的三个求解方向，抑制掉除管道主轴方向的其余所有方向的求解维度，然后基于步骤一和步骤二创建的网格文件和基本物理场，施加有限体积求解平台的边界条件；步骤四：根据步骤二中的漂移流局部非平衡的四方程模型，构建封闭控制方程的本构模型，得到两相混合物的漂移速度系数场Vgj、两相混合物的壁面摩擦系数场Cl、两相混合物的壁面传热系数场Hw、两相混合物的界面传热系数场Hi和两相混合物的界面传质源项场Γ：1构建或更新漂移速度本构模型，得到两相混合物的漂移速度系数场Vgj，进一步得到汽相的速度场Ug和液相的速度场Ul： 其中，Ug、Ul、Um分别代表汽相、液相、两相混合物的混合速度场，m·s-1；ρg、ρl、ρm分别代表汽相、液相、混合相密度，kg·m-3；2构建或更新壁面摩擦本构模型，得到两相混合物的壁面摩擦系数场Cl，kg·m-4；3构建或更新壁面传热本构模型，得到两相混合物的壁面传热系数场Hw，W·m-2·K-1；4构建或更新界面传热本构模型，得到两相混合物的界面传热系数场Hi，W·m-2·K-1；5构建或更新界面传质本构模型，得到两相混合物的界面传质源项场Γ，kg·m-3·s-1；界面传热本构模型用于辅助构造界面传质本构模型，因此不在控制方程中显式存在；步骤五：为了防止汽相的空泡份额场变化剧烈导致计算发散，求解空泡份额方程时将时间步分解成子时间步，进行子时间循环；每个子时间步内求解汽相空泡份额方程，从而获得汽相的空泡份额场， 直到达到用户指定的子循环求解次数，进行下一步骤；步骤六：根据步骤二中的漂移流局部非平衡方程模型，采用预测校正的压力速度耦合方法求解质量和动量方程： 其中，Fw代表两相混合物的壁面摩擦阻力，根据步骤四中的1、2计算而来，Fw＝-Cl|Ul|Ul；ρmgm代表考虑重力作用；步骤七：当压力速度耦合求解的质量和动量方程残差低于10-5，且达到预先设定的循环迭代步数，则进行下一步骤，否则返回步骤六；步骤八：根据获得的两相混合物的混合速度场Um和两相混合物的混合压力场pm，求解能量方程： 其中，Qw代表两相混合物的壁面换热量，根据步骤四中的3计算而来，Qw＝HwTw-TlA，Tw和Tl分别代表壁面的温度和液相的温度，℃，A代表单位体积的换热面积，m-1；hg、hl、hm代表汽相、液相、两相混合物的比焓，J·kg-1；步骤九：判断是否达到最终时间，是则结束计算，否则回到步骤四。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 基于有限体积求解平台的系统级管道两相流计算方法

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