[发明专利]高空台空气管路系统气动特性计算方法和系统

权利要求书

1.一种高空台空气管路系统气动特性计算方法，其特征在于，包括：

基于高空台管路系统的管路结构，绘制等效管路系统；所述等效管路系统包括：阀门、恒压源、直管道和多通管道；

基于目标守恒定理，建立所述等效管路系统的气动数学模型；所述目标守恒定理包括：能量守恒定理，质量守恒定理和动量守恒定理；

对所述气动数学模型进行离散化处理，建立目标离散数学模型；

基于所述高空台管路系统的稳态初始条件和边界条件，利用所述目标离散数学模型计算所述高空台管路系统的气动特性参数；所述气动特性参数包括：进出所述阀门的气流的物理参数随时间的变化，所述直管道和所述多通管道内的气流的物理参数随时间的变化，所述直管道和所述多通管道的管壁的物理参数随时间的变化；

对所述气动数学模型进行离散化处理，建立目标离散数学模型，包括：

将所述直管道内壁所包围的圆柱形空腔设置为目标控制体；

按照轴向将所述目标控制体划分为等分的多个子控制体；其中，每个子控制体内气体的物性参数均匀一致，所述每个子控制体的中心存储内部气体的质量、能量、密度、温度、压力和速度，所述每个子控制体的端面存储内部气体的流量；所述每个子控制体内的气体，通过前后端面与相邻的子控制体进行流量、能量和动量的交互，通过管道壁面与所述直管道进行传热；

基于所述多个子控制体，建立目标离散数学模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阀门包括进口阀和出口阀，所述恒压源包括进口恒压源和出口恒压源，所述直管道包括进口管道和出口管道；所述进口管道和所述出口管道的数量分别为至少一个；所述目标离散数学模型包括：

所述进口管道的第一个子控制体的前端面流量，等于所述进口阀的流出流量或所述多通管道的流出流量；

所述进口管道的前端面温度，等于所述进口阀前的温度或所述多通管道的容腔内温度；

所述出口管道的最后一个子控制体的后端面流量，等于所述出口阀的流出流量或所述多通管道的进口流量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标离散数学模型还包括：将所述多通管道等效为固定体积的、具有多个进口和多个出口的容腔；其中，所述容腔内气体的物性参数一致；

所述容腔的进口流量，等于与所述容腔直接相连接的子控制体的后端面流量；

所述容腔的出口流量，等于与所述容腔直接相连接的子控制体前端面流量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述高空台空气管路系统的稳态初始条件和边界条件；其中，所述稳态初始条件包括：

所述进口阀为关闭状态，所述出口阀为预设开度状态；

所述直管道和所述多通管道内的气体的压力，与所述出口恒压源的压力一致；

所述直管道和所述多通管道内的气体的温度，与管道壁的温度一致；

所述直管道和所述多通管道的截面流量为零。