流固耦合的计算方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种流固耦合的计算方法、装置及电子设备，涉及流固耦合技术领域，流固耦合的计算方法包括：步骤S102，获取流固交界面上的固体温度，基于固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；步骤S104，根据第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定流体区域的壁面温度；步骤S106，将壁面温度传输至流固交界面上的固体区域，得到流固交界面上新的固体温度；重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至第一传输热量的值收敛。本发明专利技术能够节省计算资源，节约时间成本，提升计算效率。

【技术实现步骤摘要】
流固耦合的计算方法、装置及电子设备
本专利技术涉及流固耦合
，尤其是涉及一种流固耦合的计算方法、装置及电子设备。
技术介绍
流固耦合广泛存在于核能、航空航天和航海等领域中，利用数值方法求解流固耦合问题，可以有效的预测流固耦合过程中的流动与传热特性，具有广泛的应用场景。现有的流固耦合计算技术，为了提升流固耦合计算的准确性，通常在近壁面处划分大量网格，然而，在流体和固体交界处，流体区域的网格越精细，计算结果越准确，因此需要大量计算资源，计算时间成本比较高，进而导致计算效率较低。因此，现有的流固耦合计算技术还存在计算效率较低的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种流固耦合的计算方法、装置及电子设备，能够节省计算资源，节约时间成本，提升计算效率。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种流固耦合的计算方法，包括：步骤S102，获取流固交界面上的固体温度，基于所述固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；步骤S104，根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度；步骤S106，将所述壁面温度传输至所述流固交界面上的固体区域，得到所述流固交界面上新的固体温度；重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至所述第一传输热量的值收敛。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度的步骤，包括：基于所述第一传输热量及能量守恒定律确定所述流体区域中沿流体流动方向上各位置处的流体主流温度；基于所述流体主流温度及所述牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述第一传输热量及能量守恒定律确定所述流体区域中沿流动方向上各位置处的流体主流温度的步骤，包括：基于所述第一传输热量及预设的线功率密度计算算式，计算所述流体区域中沿流体流动方向上的线功率密度；基于所述线功率密度及预设的温度计算算式，计算所述流体区域中沿流动方向上各位置处的流体主流温度。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述线功率密度计算算式为：ql＝Q/L，其中，Q为所述第一传输热量，ql为所述线功率密度，L为所述流体区域流动方向的长度；所述温度计算算式为：其中，m为所述流体区域的进口质量流量，Cp为所述流体区域中流体的比热，l(z)为所述流体区域中流动方向上轴向位置z处与所述流体区域进口的距离，Tin为所述流体区域进口位置处的流体主流温度，Tb(z)为所述流体区域中沿流动方向上轴向位置z处的流体主流温度。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述牛顿冷却算式为：-q＝h(Tw-Tb)，其中，Tw为所述流体区域的壁面温度，Tb为所述流体区域的流体主流温度，q为流固交界面上固体边界上每一个面网格对应的热流密度，h为对流换热系数。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述基于所述固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量的步骤，包括：基于所述固体温度确定流固交界面上固体边界每一个面网格对应的热流密度，得到各所述网格对应的热流密度；基于各所述网格对应的热流密度及预设的热量计算算式确定所述固体区域传输至所述流体区域的第一传输热量。进一步，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述流固交界处固体边界上的网格数量为n个；所述预设的热量计算算式为：其中，qi为第i个网格对应的热流密度，Si为第i个网格对应的面积，Q为所述第一传输热量。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种流固耦合的计算装置，包括：热量确定模块，用于获取流固交界面上的固体温度，基于所述固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；温度确定模块，用于根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度；温度更新模块，用于将所述壁面温度传输至所述流固交界面上的固体区域，得到所述流固交界面上新的固体温度，将所述新的固体温度传输至所述热量确定模块，直至所述第一传输热量的值收敛。第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储装置；所述存储装置上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如第一方面任一项所述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面任一项所述的方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种流固耦合的计算方法、装置及电子设备，该方法包括：步骤S102，获取流固交界面上的固体温度，基于固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；步骤S104，根据第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定流体区域的壁面温度；步骤S106，将壁面温度传输至流固交界面上的固体区域，得到流固交界面上新的固体温度；重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至第一传输热量的值收敛。在该方法中，基于能量守恒定律及牛顿冷却算式计算流体区域的壁面温度，由于流体区域的网格数量对于壁面温度的计算准确度影响较小，可以在大幅减少流体区域网格数量的情况下进行流固耦合计算，节省了计算资源，节约了时间成本，提升了计算效率。本专利技术实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本专利技术实施例的上述技术即可得知。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例所提供的一种流固耦合的计算方法流程图；图2示出了本专利技术实施例所提供的一种流固耦合计算网格分布图；图3示出了本专利技术实施例所提供的一种当前流固耦合计算网格分布图；图4示出了本专利技术实施例所提供的一种流固耦合的计算装置结构示意图；图5示出了本专利技术实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。目前，考虑到现有的流固耦合计算技术还存在计算效率较低的问题，为改善此问题，本专利技术实施例提供的一种流固耦合的计算方法、装置及电子设备，该技术可应用于节省计算资源，节约时间成本，提升计算效率。以下对本专利技术实施例进行详细介绍。实施例一：本实施例提供了一种流固耦合的计算方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流固耦合的计算方法，其特征在于，包括：/n步骤S102，获取流固交界面上的固体温度，基于所述固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；/n步骤S104，根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度；/n步骤S106，将所述壁面温度传输至所述流固交界面上的固体区域，得到所述流固交界面上新的固体温度；/n重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至所述第一传输热量的值收敛。/n

【技术特征摘要】
1.一种流固耦合的计算方法，其特征在于，包括：
步骤S102，获取流固交界面上的固体温度，基于所述固体温度确定固体区域传输至流体区域的第一传输热量；
步骤S104，根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度；
步骤S106，将所述壁面温度传输至所述流固交界面上的固体区域，得到所述流固交界面上新的固体温度；
重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至所述第一传输热量的值收敛。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一传输热量、能量守恒定律及牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度的步骤，包括：
基于所述第一传输热量及能量守恒定律确定所述流体区域中沿流体流动方向上各位置处的流体主流温度；
基于所述流体主流温度及所述牛顿冷却算式确定所述流体区域的壁面温度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一传输热量及能量守恒定律确定所述流体区域中沿流动方向上各位置处的流体主流温度的步骤，包括：
基于所述第一传输热量及预设的线功率密度计算算式，计算所述流体区域中沿流体流动方向上的线功率密度；
基于所述线功率密度及预设的温度计算算式，计算所述流体区域中沿流动方向上各位置处的流体主流温度。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述线功率密度计算算式为：ql＝Q/L，其中，Q为所述第一传输热量，ql为所述线功率密度，L为所述流体区域流动方向的长度；
所述温度计算算式为：其中，m为所述流体区域的进口质量流量，Cp为所述流体区域中流体的比热，l(z)为所述流体区域中流动方向上轴向位置z处与所述流体区域进口的距离，Ti鏀为所述流体区域进口位置处的流体主流温度，Tb(z)为所述流体区域中沿流动方向上轴向位置z处的流体主流温度。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴翔，刘晓晶，熊进标，张滕飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31