一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法技术

本发明专利技术涉及一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法，该方法包括：首先，将冷凝器管束区进行多孔介质区域和非多孔介质区域的划分；其次，对非多孔介质区域通过控制方程组，以及对多孔介质区域通过补充方程进行建模。本发明专利技术将固体构件对流动和传热的作用考虑在控制方程中，同时采用分布质量汇来考虑凝结的影响，采用分布阻力来考虑固体部件对流动的影响，将蒸汽和空气等气体在壳侧的流动看作是多孔介质区域内的单相汽气混合物三维定常流动，这样在保证数值建模精度的同时降低了数值建模的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法
本专利技术涉及冷凝器的数值建模，具体地指一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法。
技术介绍
凝汽器是汽轮机组重要的组成设备之一，其与系统热效率的高低、冷源与给水的供给、真空的维持、除氧等功能密切相关，因而获得凝汽器工作过程中相关参量的数据对整个电站的安全、经济运行非常必要。国内外科研工作者大都采用实验测量或者数值模拟的方式研究凝汽器性能。实验方法成本较大，耗时比较长，实验数据不够详细，实验条件易受时空和环境影响，在实际运用中受到极大限制。数值建模方法能够以较低的成本在较短的时间内获取大量的信息，既可以对现实存在的模型进行模拟，又能够对预想模型进行模拟，突破了实验条件的局限性，有利于研究各种因素对凝汽器热力性能的影响。因此，从实用性、经济性、建模效率等方面考虑，应用数值建模方法进行凝汽器性能研究具有很重要的工程意义。由于在冷凝器的壳侧存在大量固体构件如冷却管壁、支撑隔板等，而这些固体构件的不均匀分布使得流体所受到的流动阻力复杂多变，同时产生大量的固体边界。因此，在对冷凝器进行数值建模过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法，其特征在于，包括：/n首先，将冷凝器管束区进行多孔介质区域和非多孔介质区域的划分；/n其次，对非多孔介质区域通过控制方程组，以及对多孔介质区域通过补充方程进行建模。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法，其特征在于，包括：
首先，将冷凝器管束区进行多孔介质区域和非多孔介质区域的划分；
其次，对非多孔介质区域通过控制方程组，以及对多孔介质区域通过补充方程进行建模。


2.根据权利要求1所述基于多孔介质区域划分的冷凝器数值建模方法，其特征在于所述对非多孔介质区域通过控制方程组建模过程包括：
(1)质量守恒方程



式中，β——多孔度；
ρ——蒸汽密度；
u——工质X方向速度；
v——工质Y方向速度；

——凝结率；
(2)动量守恒方程
X轴方向：



式中，μe——当量粘性系数；
p——混合气体总压力；
Fu——混合气体横向坐标的流动阻力项；
Y轴方向：



Fv——混合气体横向坐标的流动阻力项3；
(3)组分扩散方程



式中，w——空气质量分数；
D——扩散系数；
(4)湍流控制方程






式中，C1ε、C2ε、C3ε——经验常数；
YM——脉动对耗散率的影响因数；
σk——湍动能的普朗特数；
σε——耗散率的普朗特数；
Gk——速度梯度引起的湍动能；
Gb——浮力引起的湍动能；
Sk、Sε——源项；
所述对多孔介质区域通过补充方程进行建模包括：
(1)多孔度
在本发明基于多孔介质理论的凝汽器数值建模中，多孔度的计算如下：



三角形排列管束区多孔度为：



式中，βt——多孔度，Pt——管间距，do——管外径；
将凝汽器壳侧中的多孔度进行定义：



(2)分布质量汇
分布质量汇描述蒸汽与管束凝结换热过程中单位体积蒸汽的凝结率，其计算方法如下：



式中，——管束区凝结率；
Δt——当地蒸汽温度和当地冷却水温差；
Rtot——总热阻；
r——汽化潜热；
A——控制体积内管束的外表面积；
V——...

【专利技术属性】
技术研发人员：才鑫馨，李开宇，王成，万祥，
申请(专利权)人：武汉第二船舶设计研究所中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42