(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221098916 6.5 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 江汉大学 地址 430056 湖北省武汉市沌口经济技 术 开发区新江大路8号 (72)发明人 喻聪　李博文　郭书杰　陈硕　 张梯华　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 刘杰 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体 发生器设计方法 (57)摘要 一种基于多尺度耦合建模的两段式复合热 流体发生器设计方法、 装置及存储介质， 所述方 法包括步骤： 对两段式复合热流体发生器构建第 一模型、 第二模型和第三模型： 设置所述两段式 复合热流体发生器的工作参数； 根据所述工作参 数计算所述第一模型的热耦合面输入 热流分布； 根据所述工作参数和所述热耦合面输入热流分 布计算所述第二模型的热耦合面壁温； 根据所述 热耦合面壁温和所述两段式复合热流体发生器 的环境温度计算所述第三模型的热耦合面输出 热流分布； 迭代 计算直至所述热耦合面输出热流 分布达到第一收敛解； 迭代计算直至所述热耦合 面输入热流 分布达到第二收敛解； 迭代计算直至 得到预设尺 寸的水冷套换热通道。 本申请提高了 两段式复合热流体发生器的安全性和稳定性。 权利要求书3页 说明书12页 附图6页 CN 115438536 A 2022.12.06 CN 115438536 A 1.一种基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述 方法包括 步骤： 对两段式复合热流体发生器构建第一模型、 第二模型和第三模型： 设置所述两段式复合热流体发生器的工作参数； 根据所述工作参数计算所述第一模型的热耦合 面输入热流分布； 根据所述工作参数和所述热耦合 面输入热流分布计算所述第二模型的热耦合 面壁温； 根据所述热耦合面壁温和所述两段式复合热流体发生器的环境温度计算所述第三模 型的热耦合 面输出热流分布； 迭代计算 直至所述热耦合 面输出热流分布达 到第一收敛解； 迭代计算 直至所述热耦合 面输入热流分布达 到第二收敛解； 迭代计算 直至得到预设尺寸的水冷套换 热通道。 2.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述对两段式复合热流体发生器构建第一模型、 第二模型和第三模型包括步 骤： 解构所述两段式复合热流体发生器的结构； 解构所述两段式复合热流体发生器的工作过程； 根据所述结构和所述工作过程构建用于模拟所述两段式复合热流体发生器中柴油燃 烧与耐火层导热 过程的第一模型； 根据所述结构和所述工作过程构建用于模拟所述两段式复合热流体发生器中水冷套 内水的流动与换 热以及水冷套上 金属的导热 过程的第二模型； 根据所述结构和所述工作过程构建用于模拟所述两段式复合热流体发生器中金属外 壳的导热及金属外壳外壁的自然对流换 热过程的第三模型。 3.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述设置所述两段式复合热流体发生器的工作参数包括 步骤： 将所述两段式复合热流体发生器的耐火层外表面和水冷套内表面看作一对热耦合 面； 设置所述水冷套的尺寸； 设置所述热耦合 面的第一输出 热流分布为 零； 设置所述热耦合 面的壁温分布； 设置所述水冷套的出口预 热水温。 4.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述根据所述工作参数计算所述第一模型的热耦合面输入热流分布包括步 骤： 在软件中构建所述第一模型； 获取所述工作参数中的水冷套尺寸； 获取所述工作参数中的热耦合 面第一输出 热流分布； 获取所述工作参数中的热耦合 面壁温分布； 获取所述工作参数中的水冷套出口预 热水温； 将所述水冷套尺寸、 所述热耦合面第一输出热流分布、 所述热耦合面壁温分布和所述 水冷套出口预 热水温代入所述第一模型中；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115438536 A 2求得所述第一模型输出的热耦合 面第一输入热流分布。 5.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述根据所述工作参数和所述热耦合面输入热流分布计算所述第二模型的热 耦合面壁温包括 步骤： 获取所述工作参数中的热耦合 面第一输出 热流分布； 获取所述热耦合 面输入热流分布中的热耦合 面第一输入热流分布； 计算所述热耦合 面第一输入热流分布和所述热耦合 面第一输出 热流分布的第一差值； 将所述第一差值作为 等效热流法的边界条件； 根据所述 边界条件计算所述第二模型； 求得所述第二模型输出的热耦合 面壁温。 6.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述根据所述热耦合面壁温和所述两段式复合热流体发生器的环境温度计算 所述第三模型的热耦合 面输出热流分布包括 步骤： 根据所述热耦合 面壁温和所述环境温度求得传热温差； 获取所述第三模型的金属外壳导热系数和自然对流换 热系数； 根据所述金属外壳导热系数和所述自然对流换 热系数求得传热 热阻； 根据所述传热温差和所述传热 热阻求得 热耦合面第二输出 热流分布。 7.根据权利要求1所述的基于多尺度耦合建模的两段式复合热流体发生器设计方法， 其特征在于， 所述迭代计算 直至所述热耦合 面输出热流分布达 到第一收敛解包括 步骤： 获取所述热耦合 面第二输出 热流分布； 获取所述工作参数中的水冷套尺寸、 热耦合 面壁温分布和水冷套出口预 热水温； 将所述水冷套尺寸、 所述热耦合面壁温分布、 所述热耦合面第二输出热流分布和所述 水冷套出口预 热水温代入所述第一模型中； 求得所述第一模型输出的热耦合 面第三输入热流分布； 计算所述热耦合 面第三输入热流分布和所述热耦合 面第二输出 热流分布的第二差值； 判断所述第二差值是否小于等于所述第一收敛解； 若是， 停止计算； 若否， 返回所述将所述水冷套尺寸、 所述热耦合面壁温分布、 所述热耦合面第 二输出热 流分布和所述水冷套 出口预热水温代入所述第一模型中的步骤， 并将所述热耦合面第三输 入热流分布作为所述热耦合 面第二输出 热流分布继续循环计算。 8.一种两段式复合热流体发生器设计装置， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于对两段式复合热流体发生器构建第一模型、 第二模型和第三模型： 工作参数设置模块， 用于设置所述两段式复合热流体发生器的工作参数； 热耦合面输入热流分布计算模块， 用于根据 所述工作参数计算所述第 一模型的热耦合 面输入热流分布； 热耦合面壁温计算模块， 用于根据 所述工作参数和所述热耦合面输入热流分布计算所 述第二模型的热耦合 面壁温； 热耦合面壁温计算模块， 用于根据 所述热耦合面壁温和所述两段式复合热流体发生器 的环境温度计算所述第三模型的热耦合 面输出热流分布；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115438536 A 3