[发明专利]一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法

权利要求书

1.一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，为所述高温超导电缆波纹管构建几何模型，并对所述几何模型划分网格；

步骤2，利用求解器对所述波纹管内的液氮流动进行数值模拟，从而计算出所述波纹管内对应于不同入口速度的液氮压降数据；

步骤3，对不同的波纹管重复步骤1和步骤2，以获得不同的波纹管内对应于不同入口速度的液氮压降数据，并获得所述不同的波纹管内液氮压降和摩擦因子随雷诺数的变化曲线；

步骤4，基于所述不同的波纹管内液氮压降和摩擦因子随雷诺数的变化曲线，获得波纹管不同因素对液氮流动的影响规律，以及对所述波纹管换热效果的影响规律。

2.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

所述步骤1中还包括：

所述高温超导电缆波纹管的几何模型包括中部螺旋管段和两端直管段；

所述划分网格包括对所述中部螺旋管段采用非结构网格进行划分，对所述两端直管段采用结构网格进行划分，在两种网格的交界面处采用两对交界面来连接网格。

3.根据权利要求2中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

所述划分网格时选取的全流域最大网格尺寸参数值小于所述波形管入口直径的十分之一。

4.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

所述步骤2中还包括：

所述求解器为Ansys CFX或Ansys Fluent。

5.根据权利要求4中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

设置所述波纹管的一侧端面为液氮流动入口，另一侧端面为液氮压降出口，利用SST模型模拟液氮湍流，获得所述波纹管不同位置上的压降值。

6.根据权利要求5中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

搭建液氮流动试验平台并基于所述平台对波纹管内的液氮流动进行测量，以对所述波纹管内的液氮流动的数值模拟进行准确度验证。

7.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

所述步骤3中还包括：

所述不同的波纹管为空心螺旋形波纹管的直径不同、波纹管内芯中电缆直径不同、电缆数量不同、电缆缠绕节距不同、所述波纹管放置方式不同中的一种或多种。

8.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

所述步骤4中还包括：

基于所述波纹管内对应于不同入口速度的液氮压降数据、雷诺数公式获得所述波纹管内液氮压降随雷诺数的变化曲线；

基于所述波纹管内对应于不同入口速度的液氮压降数据、雷诺数公式、达西公式获得所述波纹管内摩擦因子随雷诺数的变化曲线。

9.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

基于所述不同内径的波纹管内液氮压降和摩擦因子随雷诺数的变化曲线，获得波纹管内径对液氮流动的影响规律；

对所述不同内径的波纹管内摩擦因子随雷诺数的变化曲线进行拟合，获得所述波纹管的摩擦因子的计算公式。

10.根据权利要求1中所述的一种高温超导电缆波纹管内液氮流动的模型仿真方法，其特征在于：

计算所述波纹管的努塞尔数以表征所述波纹管的换热效果，并将所述波纹管的换热效果与所述雷诺数进行拟合，以获得波纹管不同因素对所述波纹管换热效果的影响规律。