[发明专利]一种模拟固体燃料热化学转化的数值计算方法

权利要求书

1.一种模拟固体燃料热化学转化的数值计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1构建包含固体燃料和气体环境在内的几何模型；

S2针对步骤S1构建的几何模型建立控制方程；

S3定义所述固体燃料的化学反应动力学模型，并根据其确定步骤S2中控制方程的源项，从而获得实际控制方程；

S4基于努森扩散机理，利用下式对所述实际控制方程中不同气体的扩散通量进行修正，以获得修正后的实际控制方程，

式中，为孔隙度，J_i为气体i的扩散通量，ρ为气体密度，D_fe,i是气体i的菲克扩散系数，μ_t是流体的涡流粘度，Sc_t是流体的湍流施密特数，是气体i质量分数的梯度，D_T,i是气体i的温度扩散系数，K是扩散修正系数，T为温度；

S5根据步骤S1构建的几何模型和步骤S4获得的修正后的实际控制方程对热化学转化过程进行计算。

2.如权利要求1所述的模拟固体燃料热化学转化的数值计算方法，其特征在于，步骤S1中，对几何模型进行离散化处理，并利用流动性计算检验离散程度和准确度。

3.如权利要求1所述的模拟固体燃料热化学转化的数值计算方法，其特征在于，步骤S2中，建立的控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程和组分输运方程，其中：

所述连续性方程为：

所述动量方程为：

所述能量方程为：

所述组分输运方程为：

式中，t为时间，为孔隙度，ρ_g为气体密度，ρ_s为固体密度，v为速度，μ为动力粘度，p为压力，μv/K为动量方程源项中的粘性项，β为多孔介质粘性阻力系数，βρ_g|v|v为动量方程源项中的扩散项，c_pg为气体的定压比热容，c_ps为固体的定压比热容，T为温度，k_eff为多孔介质的有效传热系数，Y_ig为气体i的质量分数，J_i为气体i的扩散通量，S_g为连续性方程的源项，S_T为能量方程的源项、S_Yig为组分输运方程的源项。