[发明专利]通气冷却装置中气体瞬态温度预测方法、装置和存储介质

说明书

本申请揭示了一种通气冷却装置中气体瞬态温度预测方法、装置和存储介质，属于冷却装置中温度预测技术领域。本申请将高温气体流经通气冷却装置放热降温的传热传质过程，在时间和空间上进行离散化，并通过离散化过程将空气流动与降温的连续变化过程转化为多时间节点、多长度节点下的数值计算过程，相对于利用集总参数法进行稳态计算，提高了整个传热传质过程数学模型的准确性，同时还能预测通气冷却装置内部各时间节点各位置处气体温度。

技术领域

本发明属于冷却装置中温度预测技术领域，涉及一种通气冷却装置中气体瞬态温度预测方法。

背景技术

对于冷却装置，往往需要在一定进气条件下对其出口处空气温度进行估算，从而评估冷却装置的冷却效果。通气冷却装置降温过程中，高温空气以一定速度和温度不断的从进气口进入并通过通气管流过整个装置，通气管往往为圆管，并浸没于冷水等低温溶液介质中，高温空气通过导热、对流换热、热辐射等形式与降温装置内部通气管低温壁面进行热传递，经换热后空气得到冷却，最终在进气口压力下从冷却装置的出口吹出，实现并对空气的冷却降温，得到所需温度状态空气。由于空气在冷却装置内是不断流动的运动状态，因此其内部换热过程是一个瞬态计算过程，冷却装置出口处空气温度也处于不断变化的状态，其降温效果与空气流通面积、空气流动速度、对流换热面积等因素均存在耦合关系。

现有技术中针对小型通气冷却装置内空气对流换热及出口温度的预测方法主要有以下几种：

第一种，采用稳态传热计算方法对冷却装置内空气单位时间内总换热量进行简单估算，利用集总参数法将单位时间内流过冷却装置的全部空气和冷却装置分别作为一个整体，并按照冷却装置的总换热面积进行稳态计算。这种方法不考虑空气在冷却装置内空气流动过程中的换热情况，对整个传热传质过程模型的简化程度较大，特别是在冷却装置沿空气流动方向长度较长或空气流速较低情况下，对装置出口处空气温度的计算精度较低。

第二种，利用ANSYS ICEM/FLUENT、STAR-CCM+等传热传值仿真商业软件，通过对冷却装置进行三维建模、网格划分、边界条件设定、数值方法选用、仿真计算、结果后处理等过程，对空气的整个冷却降温过程进行仿真计算，并最终得到出口温度随时间的变化情况。该方法是传热过程数值仿真及模拟计算常用的方法之一，其计算精度与网格划分及计算方法选用有较大关系。对于小型通气冷却装置，其通气管尺寸往往比整个装置尺寸小的多，且其内部涉及气体、液体和固体三种不同相态不同工质区域，在这种条件下即使通气冷却装置结构形式简单，也会涉及不同区域内不同尺度网格的划分以及不同区域内网格的相互关联，使得冷却装置模型的网格划分会消耗较长时间，导致虽然需求较为简单明了，但前期准备建模工作复杂、耗时，无法快速给出预测，整体工作效率偏低。

发明内容

为了解决相关技术的问题，本申请提供了一种通气冷却装置中气体瞬态温度预测方法，技术方案如下：

第一方面，提供一种通气冷却装置中气体瞬态温度预测方法，包括：

获取冷却装置通气冷却过程的初始条件和边界条件，根据所述边界条件将整个所述冷却装置及整个通气冷却过程在时间和空间两个维度上进行离散化，得到x个时间节点和y个长度节点；

根据所述初始条件对所述冷却装置的通气管中各长度节点处气体温度t_a(1,j)和各时间节点气体温度t_a(i,1)进行初始化；

判断i是否小于x；

若i小于x，判断j是否小于y；

若j小于y，计算第i时间节点，第j长度节点处的换热量q(i,j)；根据所述换热量q(i,j)，计算第i+1时间节点，第j+1长度节点处的气体温度t_a(i+1,j+1)，将j+1，继续执行所述判断j是否小于y的步骤；