一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法、系统及介质

本发明涉及热力学领域，具体涉及一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法、系统及介质。

背景技术：

1、蒸汽动力系统是一种利用蒸汽作为工作流体的能量转换系统，通常用于发电、供热和工业生产等领域，在蒸汽动力系统中，水蒸气和液态水可能同时存在并且相互作用，形成多相流，当多相流冲击蒸汽动力系统内部表面时，这种冲击壁面过程可能导致凝结现象、热传递增强、能量损失、管道磨损等效应，影响着系统的热效率和运行稳定性。

2、为了模拟蒸汽动力系统的运行状况，现有技术考虑了蒸汽流动的方向性，描述了实际生产过程中管网不同位置的产用汽状态，并通过蒸汽动力系统的工艺参数建立非线性数学模型，得到蒸汽动力系统中所有设备的性能特征参数。

3、现有技术虽然已经广泛使用了数学模型对蒸汽动力系统进行模拟和优化，但是，对于研究蒸汽动力系统各部件冲击过程中，缺少建立蒸汽动力系统的部件网格的技术方案，以及，针对多相流过程复杂的传热传质问题，没有系统的解决方案。

技术实现思路

1、本发明提供一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法、系统及介质。上述方法有助于实现对蒸汽动力系统各部件冲击过程的精确模拟。

2、本发明提供一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，包括：

3、根据蒸汽动力系统，构建系统部件建模网格，根据边界条件以及蒸汽-液滴的物性参数，求解蒸汽动力系统第一个部件的流场，输出第一个部件的网格数据和物理量数据，采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据；

4、建立饱和蒸汽工况下的多相流模型，所述多相流模型包括：液滴尺寸分布模型、液滴滑移速度模型、液滴碰撞动力学行为模型、液滴形成液膜模型；

5、通过蒸汽动力系统各个部件的流场数据，以及，饱和蒸汽工况下的多相流模型，根据能量守恒定律和近壁面速度梯度，获取蒸汽动力系统饱和蒸汽工况多个变量条件下各个部件的冲击参数，根据冲击参数，模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程，定义多个变量条件下各个部件的冲击参数的多个影响因素；

6、模拟冲击过程模块，用于根据多个变量条件下各个部件的冲击参数和多个影响因素模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程。

7、优选的，所述采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据包括：将上一个部件的流场输出作为下一个相邻部件的入口输入值，直至完成蒸汽动力系统所有部件的数据映射，其中，用于数据映射的部件出口和入口在几何形状和尺寸上完全一致。

8、优选的，所述流场数据包括：速度、压力、温度、相分数、湍流特性。

9、优选的，所述多个变量条件包括：流速、冲击角度、环境压力、液滴尺寸。

10、优选的，所述冲击参数包括：平均法向应力、平均剪切应力、最大法向应力、最大剪切应力。

11、优选的，所述根据多个变量条件下各个部件的冲击参数和多个影响因素模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程，包括：

12、通过差分法获得蒸汽动力系统饱和蒸汽工况任意变量条件下各个部件的冲击参数预测值，构建蒸汽动力系统多相流冲击过程的参数数据库。

13、本发明同时提供一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟系统，用于实现如上文任一所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，所述蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟系统包括：

14、数据映射模块，用于根据蒸汽动力系统，构建系统部件建模网格，根据边界条件以及蒸汽-液滴的物性参数，求解蒸汽动力系统第一个部件的流场，输出第一个部件的网格数据和物理量数据，采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据；

15、多相流模型模块，用于建立饱和蒸汽工况下的多相流模型，所述多相流模型包括：液滴尺寸分布模型、液滴滑移速度模型、液滴碰撞动力学行为模型、液滴形成液膜模型；

16、获取冲击参数模块，用于通过蒸汽动力系统各个部件的流场数据，以及，饱和蒸汽工况下的多相流模型，根据能量守恒定律和近壁面速度梯度，获取蒸汽动力系统饱和蒸汽工况多个变量条件下各个部件的冲击参数，根据冲击参数，模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程，定义多个变量条件下各个部件的冲击参数的多个影响因素；

17、模拟冲击过程模块，用于根据多个变量条件下各个部件的冲击参数和多个影响因素模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程。

18、本发明同时提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现如上文中任一项所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟的步骤。

19、与现有技术相比，本发明通过构建蒸汽动力系统部件建模网格，采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据，结合饱和蒸汽工况下的多相流模型，获得蒸汽动力系统饱和蒸汽工况任意变量条件下各个部件的冲击参数预测值，基于多相流模型和数据映射下的各部件网格流场数据，实现高分辨数值模拟的；同时，准确地模拟不同相态之间的相互作用及其对传热传质过程的影响，消除计算过程的非物理解；根据不同变量条件自动计算冲击参数预测值，提高了模拟的准确性和适用性；上述技术方案实现对蒸汽动力系统冲击过程的全面分析与精确模拟，有助于系统的优化设计和维护策略的制定。

技术特征：

1.一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，所述采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据包括：将上一个部件的流场输出作为下一个相邻部件的入口输入值，直至完成蒸汽动力系统所有部件的数据映射，其中，用于数据映射的部件出口和入口在几何形状和尺寸上完全一致。

3.根据权利要求1所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，所述流场数据包括：速度、压力、温度、相分数、湍流特性。

4.根据权利要求1所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，所述多个变量条件包括：流速、冲击角度、环境压力、液滴尺寸。

5.根据权利要求1所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，所述冲击参数包括：平均法向应力、平均剪切应力、最大法向应力、最大剪切应力。

6.根据权利要求1所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，其特征在于，所述根据多个变量条件下各个部件的冲击参数和多个影响因素模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程，包括：

7.一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-6任一所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法，所述蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟系统包括：

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟的步骤。

技术总结本发明提供一种蒸汽动力系统多相流冲击过程模拟方法、系统及介质，涉及热力学领域，包括：根据蒸汽动力系统，构建系统部件建模网格，根据边界条件以及蒸汽‑液滴的物性参数，采用数据映射获得蒸汽动力系统各个部件的流场数据；建立饱和蒸汽工况下的多相流模型；根据能量守恒定律和近壁面速度梯度，获取蒸汽动力系统饱和蒸汽工况多个变量条件下各个部件的冲击参数，根据冲击参数，模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程，定义多个变量条件下各个部件的冲击参数的多个影响因素；根据多个变量条件下各个部件的冲击参数和多个影响因素模拟蒸汽动力系统多相流冲击过程。上述方法有助于实现对蒸汽动力系统各部件冲击过程的精确模拟。技术研发人员：赵阳,赵梁,张涛,王福会受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1