[发明专利]一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法

权利要求书

1.一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对流道横截面划分网格，将流道横截面离散成若干网格区域，根据流道平均轴向流速j_f、预设的空泡份额分布α₁和总粘性μ_T，利用数值求解方法，求解下列微分方程，得到液相的轴向速度分布u：

上式的边界条件为：

(1)棒束表面为无滑移壁面边界，u＝0m/s；

(2)非棒束边界为对称边界，

式中，ρ为液相密度，g为重力加速度，α₁：为空泡份额，P为压差；

调整压差P，直到计算所得平均液相流速等于流道平均轴向流速j_f；

步骤2：根据液相的轴向速度分布u和预设的空泡份额分布α₁，计算湍动能分布TKE，湍动能包括由于剪切导致的湍动能和气泡导致的湍动能两项；

步骤3：根据液相速度分布u、湍动能分布TKE，计算气泡径向不同界面力，包括气泡升力F_L、壁面润滑力F_W和湍流分散力F_T；

步骤4：根据气泡升力F_L、壁面润滑力F_W和湍流分散力F_T相互平衡，确定空泡份额分布α₂；

步骤5：判断步骤4中计算得到的空泡份额分布α₂和步骤1中预设的空泡份额分布α₁之间的差异是否超过阈值ε，若未超过，输出α₂为该工况下的空泡份额分布，完成计算；若超过，则对α₁进行修正：

α₃＝α₁+k(α₂-α₁)

α₁＝α₃

并返回步骤1重新计算，直到迭代收敛。

2.根据权利要求1所述的一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，步骤1中预设空泡份额分布α₁为均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，步骤1中总粘性可分为液相的物性粘性μ_l、液相剪切湍流导致的涡粘性μ_t和气泡湍流导致的涡粘性μ_b。

4.根据权利要求1所述的一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，步骤4中，对于充分发展状态下的两相流，径向的界面力保持平衡，即F_L+F_W+F_T＝0，界面力保持平衡即可确定唯一的径向上的空泡份额分布α₂。

5.根据权利要求1所述的一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，步骤5中阈值ε0.005。

6.根据权利要求1所述的一种棒束子通道内气液两相流空泡份额分布快速计算方法，其特征在于，步骤5中系数k1。