申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2024-01-08

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN117556739B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F17/11;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2024.03.01#实质审查的生效;2024.02.13#公开

摘要：一种聚变堆超汽化矩形翅片结构临界热流密度的计算方法，1、针对超汽化矩形翅片换热结构的固体和流体计算域几何建模与网格划分；2、在Fluent软件内创建测量点；3、选择矩形窄缝流道的结构及性能参数、选择流体名称并设置流体形态及热物性；4、选择多相流模型、湍流模型、能量方程及计算工况的边界条件；5、计算湍流模型与守恒方程，计算流体的湍流流动状态，获得气液两相的体积份额、温度分布以及压力分布，获得超汽化矩形翅片换热结构的壁面温度；6、通过测量点的壁面温度骤升现象判断是否达到临界热流密度，若否则继续提升热流密度进行计算，若是则输出结果。基于本发明方法，可预测聚变堆超汽化矩形翅片结构的临界热流密度。

主权项：1.一种聚变堆超汽化矩形翅片结构临界热流密度的计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：设计超汽化矩形翅片换热结构以应用于聚变堆偏滤器靶板，多个翅片间隔均匀分布在矩形基板上形成超汽化矩形翅片换热结构；为数值模拟研究超汽化矩形翅片换热结构的临界热流密度，对其进行几何建模并在轴向两端分别增加作为进口流道和出口流道的流体发展段，超汽化矩形翅片换热结构与位于其横向两侧的第一绝缘板和第二绝缘板以及位于其上侧的第三绝缘板形成用于流体流经的矩形窄缝流道；超汽化矩形翅片换热结构、进口流道、出口流道及三块绝缘板共同形成超汽化矩形翅片换热结构的固体计算域并对固体计算域进行几何建模；对超汽化矩形翅片换热结构中流体的计算域进行几何建模，并对固体计算域和流体计算域的几何模型进行网格划分，将建立好的网格模型导入Fluent软件；步骤2：在Fluent软件内依据具体坐标创建测量点，测量点在超汽化矩形翅片换热结构上轴向均匀分布，且增加翅片出口位置处的测量点密度；步骤3：在Fluent软件内选择矩形窄缝流道不同部分对应的固体材料名称并设置不同材料的物理性质，选择流体名称并设置流体的形态及热物性；步骤4：在Fluent软件内选择流体的多相流模型、湍流模型、能量方程并设定计算工况对应的边界条件；步骤5：使用Fluent软件内的RNGk-epsilon湍流模型计算流体域的湍动能和耗散率以模拟流体在超汽化矩形翅片换热结构内的湍流流动状态；RNGk-epsilon湍流模型通过增加旋流对湍流作用方程，提高旋流计算精度；使用Fluent软件内多相流模型计算质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程得到流体域气液两相的比焓及压力分布，通过比焓及压力能够获得流体计算域各部分的温度；通过质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程计算得到超汽化矩形翅片换热结构的壁面温度，同时，也能得到关注参数即气液两相的压力分布、各相的体积份额、流体速度以及流体计算域的热流密度；步骤6：通过步骤5能够得到超汽化矩形翅片换热结构的壁面温度，观察测量点壁面温度随热流密度的变化曲线，若任一测量点发生壁面温度骤升则记录其对应的热流密度，该数值即为当前工况条件下的临界热流密度；同时，导出并记录流体域的湍流流动状态，计算域的相间传热量，气液两相的体积份额、流体速度分布、压力分布以及温度分布；若未发生壁面温度骤升则仅提升热流密度并重复步骤5，直到壁面温度骤升现象发生；通过导出的计算参数能对流体流动过程中发生的流体温度变化过程及气泡发生过程进行分析及预测，得到设计的超汽化矩形翅片换热结构的换热能力。

全文数据：

权利要求：

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