【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可渗透介质传热，尤其涉及一种基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法。
技术介绍
1、可渗透介质指的是内部含有众多孔隙的介质，如土壤、地下煤炭与矿石等地质层、建筑与保温制品、木质材料等。由于可渗透介质中存在着孔隙，使得流体可以从介质中渗透。可渗透材料相关的固体和流体过渡区域及其热量传导问题在很多工业、农业生产过程中都有实际应用。例如，在燃烧燃料可渗透介质中，研究其中的固体导热装置的传热问题，对于防止局部性燃料消耗速度过大，延长燃料和导热装置的整体工作寿命以及确保安全具有重要意义。在化工领域的化学反应装置中，可渗透介质的热迁移特性决定着化学反应的催化速度和效率。在地质工程中，研究极端降雨降雪带来的地质层渗透及其与非渗透固体之间的力学和热传导参数变化，可以有效防止自然灾害对人类的有害影响。此外，可渗透介质的传热问题还广泛地存在于物质的地下储存和挥发、高温器件的热量耗散与冷却、太阳能热量收集与储存、地下水资源勘探与开发、石油开采与储藏运输、食品保鲜和保温材料开发等领域。在工业领域，地质勘探、纺纱工艺、成型铸造、玻璃吹塑过程、在电解液冷却池中对金属钢板的冷却过程等，均涉及固体和流体之间的相对运动，且由于上述工程实践过程中均涉及可渗透介质，因此，其均可纳入可渗透介质中的固流时变相对运动系统。
2、在经典的固体和流体之间相对运动模型中，都是假设流体流动的介质不考虑是否穿透的问题，假设流体可以自由流动。但在实际情况中，介质是可渗透的，这就对流体流动产生了一定的影响。从微观层面研究可渗透介质中的热量传导过程，
3、当前该领域较为成熟的方法集中在可渗透介质中固体和流体之间固定速率的相对运动时的热量传导问题。此外还研究了该问题的几类简单变体，例如沿倾斜表面的可渗透介质中的热量传导问题，同时还包括不同流动方向受到可渗透介质浮力的影响特性变化。对于速度随时间变化的流体流动，相关研究对于极限解和稳定状态的研究较多。现有技术中缺乏考虑流体受到可渗透介质浮力影响的情况下的热传导估计，因此目前该领域中热传导估计精度偏低。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，用以解决现有技术未考虑流体受到可渗透介质浮力影响而导致热传导估计精度低的问题。
2、本专利技术公开了一种基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，包括：
3、将可渗透介质中的固流时变相对运动系统抽象为数字孪生体模型；其中，将所述系统中的固体抽象为数字孪生体模型中的固体平板，将所述系统中的流体抽象为数字孪生体模型中的流体，将所述系统中的可渗透介质抽象为数字孪生体模型中的可渗透介质；
4、在所述数字孪生体模型中，对可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程进行建模，得到所述数字孪生体模型的固流时变相对运动的传热变化函数；
5、基于所述数字孪生体模型的固流时变相对运动的传热变化函数，评估相应可渗透介质中的固流时变相对运动系统的平衡状态的导热性能。
6、在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
7、进一步，在所述数字孪生体模型中，对可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程进行建模，执行：
8、构建所述可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程对应的模型函数及其边界条件；
9、对所述模型函数及其边界条件进行变量代换及求解，得到所述数字孪生体模型的固流时变相对运动的传热变化函数。
10、进一步，在所述数字孪生体模型中，可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程描述为：
11、x轴垂直于水平面，y轴平行于水平面；
12、沿x轴方向放置一个固体平板，流体从t＝0时刻开始，在可渗透介质中沿y轴反方向向固体平板移动；
13、固体平板的温度变化由x＝0到+∞线性增加或减小；
14、固体平板和流体的相对运动的速度也随时间变化。
15、进一步，所述模型函数表示为：
16、
17、其中，u是流体在x轴上的速度分量，v是流体在y轴上的速度分量；α为重力加速度，为可渗透介质的渗透率，为热扩散系数，为可渗透介质的导热率，γ为流体的粘性系数，σ为可渗透介质与流体介质的热容之比；ue为常数，x表示x轴方向上的位移量；l表示固体平板的等效特征长度；t(x)表示x位置的温度，t∞表示可渗透介质中的温度为常数。
18、进一步，所述模型函数的边界条件为：
19、当t<0时，u(x,y)＝v(x,y)＝0，t(x,y)＝t∞；
20、当t≥0时，u(x,0)＝0，t(x,0)＝tw-t∞，x≥0；
21、并且x≥0；
22、其中，tw表示固体平板的温度。
23、进一步，当时，所述固流时变相对运动的传热变化函数表示为：
24、
25、其中，表示混合传导系数；
26、
27、其中，s表示正负门限参数；t0为固体平板的等效特征温度。
28、进一步，当s＝+1时，表明可渗透介质对流体的浮力加快了流体的运动，温度也随之上升；当s＝-1时，表明可渗透介质对流体的浮力减慢了流体的运动，温度也随之下降。
29、进一步，当时，所述固流时变相对运动的传热变化函数满足：
30、
31、进一步，基于所述数字孪生体模型的固流时变相对运动的传热变化函数，评估相应可渗透介质中的固流时变相对运动系统的平衡状态的导热性能，执行：
32、获取所述可渗透介质中的固流时变相对运动系统的工程参数，所述工程参数包括：可渗透介质的渗透率，热扩散系数，可渗透介质的导热率及流体的粘性系数；并基于所述工程参数得到相应的混合传导系数；
33、将所述混合传导系数带入相应的传热变化函数，得到相应可渗透介质中的固流时变相对运动系统的平衡状态的导热参数；
34、基于所述导热参数，评估相应可渗透介质中的固流时变相对运动系统的平衡状态的导热性能。
35、进一步，所述可渗透介质中的固流时变相对运动系统为地质勘探固流时变相对运动；此时，所述固体为地质勘探钻头，所述流体为地质层中流动的液体，所述可渗透介质为所述地质层。
36、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
37、本专利技术将考察可渗透介质中的固体附近的流体流动问题，在考虑流体受到可渗透介质浮力的影响的情况下，给出固体和流体之间存在时变相对运动状态时的传热参数变化数字孪生体模型及求解方法，最终得到了精度较高的导热性能评估结果，有效解决了现有技本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，在所述数字孪生体模型中，对可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程进行建模，执行：
3.根据权利要求2所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，在所述数字孪生体模型中，可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程描述为：
4.根据权利要求3所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，所述模型函数表示为：
5.根据权利要求4所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，所述模型函数的边界条件为：
6.根据权利要求5所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，当时，所述固流时变相对运动的传热变化函数表示为：
7.根据权利要求6所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，当s＝+1时，表明可渗透介质对流体的浮力加快了流体的运动
8.根据权利要求7所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，当时，所述固流时变相对运动的传热变化函数满足：
9.根据权利要求8所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，基于所述数字孪生体模型的固流时变相对运动的传热变化函数，评估相应可渗透介质中的固流时变相对运动系统的平衡状态的导热性能，执行：
10.根据权利要求9所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，所述可渗透介质中的固流时变相对运动系统为地质勘探固流时变相对运动；此时，所述固体为地质勘探钻头，所述流体为地质层中流动的液体，所述可渗透介质为所述地质层。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，在所述数字孪生体模型中，对可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程进行建模，执行：
3.根据权利要求2所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，在所述数字孪生体模型中，可渗透介质中的固流时变相对运动的传热过程描述为：
4.根据权利要求3所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，所述模型函数表示为：
5.根据权利要求4所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，所述模型函数的边界条件为：
6.根据权利要求5所述的基于多样本仿真训练数据生成的可渗透介质传热求解方法，其特征在于，当时，所述固流时变相对运动的传热变化函数表示为：
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志新，王永威，杨以杰，
申请(专利权)人：安世亚太科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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