[发明专利]空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法

权利要求书

1.空冷凝汽器水蒸气冷凝过程的数值模拟方法，其特征是：包括以下步骤并且以下步骤顺次进行，

步骤一、建立空冷凝汽器管束三维模型并在三维模型内部划分网格，建立空冷凝汽器管束网格模型，所述空冷凝汽器管束网格相互独立；

步骤二、建立所述空冷凝汽器管束内部的三维空间内水蒸气冷凝换热过程方程并进行求解，获得与所述空冷凝汽器管束网格模型对应的数学模型；

步骤三、将计算流体动力学CFD软件加载至步骤二所述的数学模型，对空冷凝汽器管束内水蒸气冷凝过程进行仿真，获得空冷凝汽器管束内水蒸气冷凝过程的仿真模型，

在所述仿真模型的输入界面中手动输入空冷凝汽器管束的管长，空冷凝汽器管束的横截面形状，空冷凝汽器管束的边长值或直径值，水蒸汽在进口处的质量流量值或者水蒸汽流速值及水蒸汽的密度值，水蒸汽的温度值，水蒸汽运动粘度值，水的密度值，蒸汽的导热系数，汽化潜热值，选取一种边界条件并设定相应数值，获得任一时刻，空冷凝汽器管束中水蒸汽的体积分数的分布值；

对所述的空冷凝汽器管束网格模型内部三维空间的水蒸汽冷凝换热方程进行求解的过程，包括利用计算流体动力学CFD方法对所述水蒸汽冷凝换热方程进行求解；

所述的水蒸汽冷凝换热方程包括连续性方程、动量方程、能量方程、气相液相之间质量转移方程以及气相液相之间能量转移方程；

所述的连续性方程为：

式中：▽为哈密顿算子,ρ_v为水蒸汽密度，为速度矢量，S_M为质量源项即冷凝段气相的质量转移，t为时间；

所述的动量方程为：

式中，p为压力，为质量力矢量，I为张量，μ为水蒸汽动力粘度，为速度矢量，Γ为矩阵转置符号；

所述的能量方程为：

其中，

式中：k为水蒸汽导热系数；e为内能；S_E为能量源项即冷凝时的能量转移；T为温度，α_v为水蒸汽体积分数，α_l为液态水的体积分数，ρ_l为液态水的密度；

所述气相液相之间质量转移方程以及气相液相之间能量转移方程，为在液相单元温度低于蒸发温度的条件下，气相和液相之间质量及能量转移方程：

S_M＝-βρ_vα_v(T_mix-T_sat)/T_sat

S_E＝βρ_vα_v(T_mix-T_sat)LH/T_sat

式中，β为蒸发冷凝系数，LH为水蒸汽冷凝成水的气化潜热，T_mix表示混合相温度，T_sat表示蒸发温度。