[发明专利]一种换热器性能预测方法、系统、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种换热器性能预测方法，其特征在于，包括：

获取换热器的流动单元并根据所述换热器的结构参数构建所述流动单元的物理模型；

根据所述物理模型利用计算流体动力学构建油气水三相流相间传递机制耦合模型；所述油气水三相流相间传递机制耦合模型包括相间质量传递模型、相间动量传递模型和相间能量传递模型；

根据所述油气水三相流相间传递机制耦合模型构建油气水三相流流动与传热的全耦合群体平衡模型；所述全耦合群体平衡模型包括欧拉多流体模型、水相标准k-e湍流模型和气泡/油滴零方程模型；

对所述全耦合群体平衡模型进行求解得到模型计算结果并根据所述模型计算结果确定努塞尔数和范宁摩擦因子；

根据所述努塞尔数和所述范宁摩擦因子确定综合换热因子；所述综合换热因子用于评价所述换热器的换热性能。

2.根据权利要求1所述的换热器性能预测方法，其特征在于，所述相间动量传递模型的表达式为：

F_i＝F_lg＝-F_gl

其中，F_i为总相间作用力模型，F_gl为气相在液相中的受力，F_lg为液相在气相中的受力。

3.根据权利要求1所述的换热器性能预测方法，其特征在于，所述相间能量传递模型的表达式为：

其中，为水相向油相的界面传递热量，为水相向气相的界面传递热量，h_S,o为油相界面传递系数，a_o为油相单位体积的界面面积，T_o为油相温度，T_w为水相温度，h_S,g为气相界面传递系数，a_g为气相单位体积的界面面积，T_g为气相温度，α_g为气相体积分数，α_o为油相体积分数。

4.根据权利要求1所述的换热器性能预测方法，其特征在于，所述范宁摩擦因子的表达式为：

其中，F为范宁摩擦因子，Δp为进出口压差，D_h为波纹通道高度，L为通道长度，v为流速，ρ为密度。

5.根据权利要求1所述的换热器性能预测方法，其特征在于，所述综合换热因子的表达式为：

PEF＝(Nu/Nu₀)/(F/F₀)^1/3

其中，PEF为综合换热因子，Nu为整体努塞尔数，Nu₀为标准工况的整体努塞尔数，F为范宁摩擦因子，F₀为标准工况的范宁摩擦因子。

6.根据权利要求1所述的换热器性能预测方法，其特征在于，在所述根据所述努塞尔数和所述范宁摩擦因子确定综合换热因子之后，还包括：

根据多个所述综合换热因子，确定所述换热器的优化参数；所述优化参数包括波纹高度、波纹间隔和波纹倾角。

7.一种换热器性能预测系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取换热器的流动单元并根据所述换热器的结构参数构建所述流动单元的物理模型；

油气水三相流相间传递机制耦合模型构建模块，用于根据所述物理模型利用计算流体动力学构建油气水三相流相间传递机制耦合模型；所述油气水三相流相间传递机制耦合模型包括相间质量传递模型、相间动量传递模型和相间能量传递模型；

全耦合群体平衡模型构建模块，用于根据所述油气水三相流相间传递机制耦合模型构建油气水三相流流动与传热的全耦合群体平衡模型；所述全耦合群体平衡模型包括欧拉多流体模型、水相标准k-e湍流模型和气泡/油滴零方程模型；

求解模块，用于对所述全耦合群体平衡模型进行求解得到模型计算结果并根据所述模型计算结果确定努塞尔数和范宁摩擦因子；

综合换热因子确定模块，用于根据所述努塞尔数和所述范宁摩擦因子确定综合换热因子；所述综合换热因子用于评价所述换热器的换热性能。