[发明专利]熔融池的换热计算方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种熔融池的换热计算方法，其特征在于，所述熔融池包括氧化层和金属层，所述熔融池外部设置有压力容器；所述方法包括：

步骤S102，获取所述熔融池内部沿角度分布的努塞尔数及所述压力容器的内壁面温度；

步骤S104，基于所述努塞尔数及所述内壁面温度对所述氧化层进行换热计算，得到所述氧化层所接触的压力容器的内壁面热流密度；

步骤S106，基于所述压力容器的内壁面热流密度，对所述压力容器的下封头进行二维导热计算，得到所述压力容器的温度场分布；其中，所述温度场分布包括所述压力容器的内壁面温度；

重复执行上述步骤S102~步骤S106，直至所述压力容器的内壁面温度收敛；

所述压力容器的外部流道中设置有冷却剂；所述基于所述压力容器的内壁面热流密度，对所述压力容器的下封头进行二维导热计算，得到所述压力容器的温度场分布的步骤，包括：

建立所述压力容器的下封头导热控制方程；

基于所述压力容器的内壁面热流密度及所述冷却剂的温度确定所述导热控制方程的边界条件；

基于所述边界条件求解所述导热控制方程，得到所述压力容器的内壁面温度及所述压力容器的外壁面热流密度；所述导热控制方程为：

其中，T为温度，cp为比热容，r为半径，k为导热率，ρ为密度，θ为角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述努塞尔数及所述内壁面温度对所述氧化层进行换热计算，得到所述氧化层所接触的压力容器的内壁面热流密度的步骤，包括：

步骤a，基于所述努塞尔数、所述氧化层的中心温度及第一计算算式，确定所述氧化层内部侧面的热流密度分布；

步骤b，基于所述热流密度分布、所述内壁面温度及第二计算算式确定所述氧化层侧面硬壳厚度；

步骤c，基于所述氧化层侧面硬壳厚度及第三计算算式确定所述压力容器的内壁面热流密度；

步骤d，基于能量守恒定律更新所述氧化层的中心温度；

步骤e，重复执行上述步骤a-步骤d，直至所述氧化层的中心温度收敛至预设误差极限，得到所述压力容器的内壁面热流密度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一计算算式为：

其中，为所述氧化层内部侧面沿角度分布的努塞尔数，为所述氧化层侧面热流密度分布，k_p为氧化层导热率，h_p为所述氧化层的高度，T_p,max为所述氧化层的中心温度；T_p,mp为所述氧化层的熔融物熔点；

所述第二计算算式为：

其中，为所述内壁面温度，Q_p为所述氧化层熔融物体积释热率，为所述氧化层侧面硬壳厚度，k_cr为氧化层硬壳导热率；

所述第三计算算式为：

其中，为所述压力容器的内壁面热流密度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边界条件包括第一边界条件和第二边界条件；

所述基于所述压力容器的内壁面热流密度及所述冷却剂的温度确定所述导热控制方程的边界条件的步骤，包括：

基于所述压力容器的内壁面热流密度确定所述第一边界条件；其中，所述第一边界条件为：

为所述压力容器的内壁面热流密度；

基于所述冷却剂的状态确定所述压力容器外部的对流换热关系式，并根据所述对流换热关系式确定换热系数；

根据所述换热系数确定所述第二边界条件；其中，所述第二边界条件为：

为所述换热系数，为所述冷却剂的温度，为所述压力容器的外侧温度。