[发明专利]一种基于蒸汽流场计算液滴运动相变参数的方法

权利要求书

1.一种基于蒸汽流场计算液滴运动相变参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建目标结构的几何模型，并进行网格划分，且针对局部位置区域进行网格加密；导出网格文件；

步骤2：将所述步骤1导出的网格文件导入流体计算软件，并计算蒸汽的流场参数信息，且网格节点的空间坐标与该网格节点对应的蒸汽流场参数信息之间呈一一对应关系；导出该蒸汽流场参数信息文件；

步骤3：将所述步骤2导出的蒸汽流场参数信息文件导入C++程序，建立KD搜索算法获取目标液滴位置周围最近的M个网格节点的空间坐标；

步骤4：获取所述最近的M个网格节点所对应的蒸汽流场参数信息，建立快速插值方法以计算目标液滴位置处的蒸汽流场参数信息；其中，M＝1或4；

步骤4.1：当目标液滴的空间位置坐标点与最近的网格节点重合时，根据该重合的网格节点的空间坐标，获取对应的蒸汽流场参数信息，作为该目标液滴所在位置处的的蒸汽流场参数信息；

步骤4.2：若目标液滴的空间位置坐标点与最近的网格节点均不重合，则根据已经找出的离目标液滴位置x_i距离最近的M个网格点，获取该M个网格节点的空间坐标所对应的蒸汽流场参数信息，并采用距离反比插值方法得到目标液滴位置x_i处的蒸汽流场参数信息F_i，插值格式为：

式中：l_j表示位置矢量x_i和第j个网格点的欧式距离；

步骤5：利用步骤4获取的目标液滴位置处的蒸汽流场参数信息，求解液滴运动相变模型，以计算液滴运动相变参数；

步骤5.1：将目标液滴位置处的蒸汽流场参数信息在C++程序中传递给液滴运动相变模型；

步骤5.2：获取t时刻液滴的运动相变参数，以计算t+Δt时刻液滴的运动相变参数，计算使用的液滴运动相变模型包括以下方程中的至少一个：

其中，位于方程左侧的待求量包括：液滴的位置矢量x，液滴的旋转速度ω，液滴的速度v，液滴的半径r，液滴的温度T；

位于方程右侧的已知物理量包括：

(1)蒸汽流场参数信息，包括：蒸汽密度ρ_g，蒸汽流动速度u，蒸汽的温度T_g，蒸汽的压力P_g，蒸汽的动力粘度μ_g，流场旋度Ω，其中

(2)t时刻液滴的运动相变参数，包括：加速度a、速度v、位置坐标、温度T_d、压力p_d、密度ρ_d、粘度μ_d、定压比热容c_p、汽化潜热γ、摩尔质量M；

(3)根据经验关系式计算得到的常数，包括：重力加速度g；气体常数R；蒸发冷凝系数α，对流换热系数h；

(4)根据蒸汽和液滴参数求得的相关系数，包括：转矩系数C_M，曵力系数C_D，升力系数C_Ma，升力系数C_Sa；

(5)归一化系数λ₁～λ₅，计算表达式分别为：λ₁＝-15ρ_g/16πρ_d、λ₂＝3ρ_f/(8ρ_dr+4ρ_gr)、λ₃＝3ρ_g(4ρ_d+2ρ_g)、λ₄＝[1.615(μ_d+2μ_g/3)²/(μ_d+μ_g)²(μ_fρ_g)^0.5]/(ρ_dπr/3+ρ_gπr/6)、λ₅＝2(ρ_d-ρ_g)/(2ρ_d+ρ_g)。