[发明专利]一种变频CO2热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法

权利要求书

1.一种变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴将计算区域划分为不同块，分块进行坐标变换，将物理空间的不规则区域变化成计算空间的规则区域；

⑵采用求解 Poisson 方程的方法来生成适体坐标网格；

⑶控制方程转换，将描述物理空间（x,y,z）上流动换热问题的控制方程及边界条件转换到计算空间( )；

⑷边界条件的转换,边界条件统一表达式为：

式中为通用变量，A,B,C为给定值，为边界上的法向导数。

2.⑸控制方程的离散，采用有限容积法对变换后的控制方程进行离散，用中心差分离散扩散项和源项，用乘方格式离散对流项，变量分布采用交错网格技术。

3.如权利要求1所述变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤⑵中，采用分步生成网格的方法，即先通过在三维计算区域的每个表面上求解二维Poisson 方程，生成二维面网格，然后以这些面网格为边界条件，通过在整个计算区域内求解三维 Poisson 方程的方法生成最终的三维计算网格。

4.如权利要求2所述变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，所述二维Poisson 方程为：

二维函数设为：

计算平面上的Poisson方程为：

其中

P，Q是控制网格分布的函数；

所述三维计算网格生成的方法为：

设有三维函数：

三维Poisson方程为：

其中

,

控制函数的选取

,,,，l，m，n为循环数，是网格节点在直角坐标系中的位置矢量；

离散迭代

。

5.如权利要求1所述变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤⑶中，基于计算坐标系的方程为：

式中，为流体密度，U、V、W分别是计算坐标系上的流量。

6.如权利要求1所述变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，在所述步骤⑸中，所述离散方程为：

如权利要求1至5中任一权利要求所述变频CO₂热泵热水器翅片管换热器的数值模拟方法，其特征在于，法向导数按照下面的方程写成计算空间的形式：

。