[发明专利]一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法

权利要求书

1.一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立极坐标系：以集水器(3)的竖向中心横截面为平面，以集水器的竖向中心横截面的中心为极点，以极点竖直向上引出一条射线为极轴，即x轴，选定顺时针方向为正方向，以极点为起点、保温层外侧壁上的点为终点的线段为极径ρ，以极轴和极径之间的夹角为极角θ建立极坐标系；

其中，极角θ的取值范围为0°～180°；

步骤二、确定非满液集水器外侧保温层的基准厚度：向集水器(3)内注入液体(2)，所述液体(2)未充满集水器(3)，集水器(3)内液体(2)上侧为气体(1)；

根据公式计算非满液集水器外侧保温层(4)的基准厚度δ，其中，D₀为集水器(3)外径且D₀＝2r₀，r₀为集水器(3)外半径，D₁为集水器外侧保温层(4)的基准外径，且P_E为能量价格，λ为保温层(4)对应的保温材料在平均温度下的导热系数，t为年运行时间，T₀为集水器(3)外表面温度，T_a为环境温度，P_T为保温结构单位造价，S为绝热工程投资年摊销率，α_s为保温层(4)对应的保温材料外表面向周围环境的放热系数；

步骤三、获取非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场：利用SPACECLAIM软件建立非满液集水器外侧保温层在基准厚度下的物理模型，利用ICEM软件对非满液集水器外侧保温层在基准厚度下的物理模型进行网格划分，生成网格文件导入FLUENT计算软件中，FLUENT计算软件模拟出非满液集水器外侧保温层在基准厚度下中心横截面的温度场，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线；

步骤四、确定分段极角：将极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线进行分段，获取极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线分段位置处的分段极角；

所述分段极角包括第一分段极角θ_qi和第二分段极角θ_ye，第一分段极角θ_qi和第二分段极角θ_ye将极角范围内的保温层基准厚度下外侧温度变化曲线依次分为三段，即气体温度变化曲线段、气液过渡温度变化曲线段和液体温度变化曲线段；

步骤五、非满液集水器外侧保温层厚度分段拟合：对气体温度变化曲线段、气液过渡温度变化曲线段和液体温度变化曲线段分别进行曲线拟合，获取极角范围内的非满液集水器外侧保温层厚度，其中，气体温度变化曲线段和液体温度变化曲线段均为常数函数；

步骤六、确定非满液集水器外侧全范围保温层厚度：液体(2)在集水器(3)内以极轴为对称轴对称盛放在集水器(3)内，因此非满液集水器外侧保温层以极轴为对称轴对称设置在集水器(3)外，根据极角范围内的非满液集水器外侧保温层厚度确定非满液集水器外侧全范围保温层厚度；

步骤五中，根据公式计算气体温度变化曲线段对应的非满液集水器外侧保温层厚度其中，t_θ0为0°极角时保温层基准厚度下外侧温度值，为气体温度变化曲线段上任一极角处保温层外侧温度值；

根据公式计算液体温度变化曲线段对应的非满液集水器外侧保温层厚度其中，为液体温度变化曲线段上任一极角处保温层外侧温度值；

在气液过渡温度变化曲线段上数据采样，获取不同极角θ_qi-ye和对应极角的集水器保温层外侧温度值根据公式求出集水器保温层外侧温度值对应的保温层厚度设定多项式最高幂阈值范围，利用多项式拟合法构建以极角θ_qi-ye为自变量，以保温层厚度为因变量的多项式曲线a₀～a_n均为拟合系数，n为最高幂；

即极角范围内的非满液集水器外侧保温层厚度其中，C₁和C₂均为常数，且

2.按照权利要求1所述的一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，其特征在于：步骤四中，分段极角两侧的温度变化曲线段的曲线斜率变化值超过0.1。

3.按照权利要求1所述的一种非满液集水器外侧保温层厚度的确定方法，其特征在于：步骤五中，多项式最高幂阈值范围为2～5。