【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及所相流，具体涉及一种多相流的离散相动力学特性预测及控制方法。
技术介绍
1、多相流研究的是气态、液态、固态物质的混合流动，它广泛出现在生产生活中，包括能源、水利、化工等工业部门，以及气象、生物、航空等领域。常见的多相流包括：掺有气泡的老化电池液，输送粉料的气流，含沙水流，航空发动机燃料与氧化剂的混合流动，云层流动等。多相流的流动往往会导致多相流组分的变化，变化的不良倾向会给生产生活带来负面影响，为了减小甚至避免这种影响，对多相流流动的精准预测和控制就显得十分重要。
2、其中，对多相流流动的精准预测和控制包括离散相的速度和体积占比等。对多相流的精准预测和控制中，守恒形式的控制由于其不受相分数或者相速度间断的影响，预测和控制结果的可靠性较高，目前应用广泛。但当多相流中某一相的相分数趋于零时(该相可以看做离散相)，守恒形式就难以实现预测和控制，从而导致预测和控制的准确度较低的问题。
3、上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题是提供一种多相流的离散相动力学特性预测及控制方法，具有多相流的离散相动力学特性预测和控制的准确度更高的特点。
2、第一方面，一种实施例中提供一种多相流的离散相动力学特性预测方法，包括：
3、对于多相流中任意一个离散相，包括：
4、获取所述离散相的密度；
5、获得所述离散相的第一质量方程和第一动量方程，所述
6、获得所述离散相的第二质量方程和第二动量方程，所述第二质量方程和第二动量方程的基础变量为原始变量，所述第二质量方程和第二动量方程由第一质量方程和第一动量方程进行变换得到，所述原始变量包括α、ud、vd和wd；
7、获取入口条件的相分数；
8、基于所述相分数设置临界相分数，所述临界相分数的取值范围在入口条件的相分数的1/10到0之间，且不包括0；
9、将要动力学特性预测的总时间t离散为多个时间步，对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，从而得到最终的动力学特性预测；
10、其中，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，包括：
11、对于任意一时间步，判断前一时间步计算得到的相分数是否小于所述临界相分数，如果否，则采用第一质量方程和第一动量方程对当前步的相分数和相速度进行求解；如果是，则采用第二质量方程和第二动量方程对当前步的相分数和相速度进行求解；
12、其中，若所述任意一时间步为第一时间步，则前一时间步计算得到的相分数为初始预设的相分数。
13、一种实施例中，所述的获得所述离散相的第一质量方程和第一动量方程，包括：
14、基于所述离散相的相分数、密度和相速度矢量的关于时间上的质量守恒关系，获得第一质量方程；
15、基于所述离散相的相分数、密度、相速度矢量、所述离散相外的其他离散相对所述离散相的综合作用力以及重力加速度的关于时间上的动量守恒关系，获得第一动量方程。
16、一种实施例中，所述的基于所述离散相的相分数、密度和相速度矢量的关于时间上的质量守恒关系，获得第一质量方程，包括：
17、
18、其中，表示偏导；t表示时间；表示散度；α表示离散相的相分数；ρd表示离散相的密度；ud表示离散相的相速度矢量，包括x方向的相速度ud，y方向的相速度vd，z方向的相速度wd；
19、所述的基于所述离散相的相分数、密度、相速度矢量、所述离散相外的其他离散相对所述离散相的综合作用力以及重力加速度的关于时间上的动量守恒关系，获得第一动量方程，包括：
20、
21、其中，g表示重力加速度；md表示其他离散相对所述离散相的综合作用力。
22、一种实施例中，所述的获得所述离散相的第二质量方程和第二动量方程，包括：
23、获得第二质量方程，包括：
24、
25、获得第二动量方程，包括：
26、
27、一种实施例中，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，包括：
28、采用显式龙格库塔或隐式lu-sgs算法，对第一质量方程和第一动量方程，或，对第二质量方程和第二动量方程进行求解。
29、一种实施例中，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，包括：
30、对于任意一时间步，基于前一时间步的基础变量，采用第一质量方程和第一动量方程，或，第二质量方程和第二动量方程进行求解，得到所述前一时间步的基础变量的增量；
31、基于所述前一时间步的基础变量和基础变量的增量，得到所述任意一时间步的基础变量；
32、得到的所述任意一时间步的基础变量，以原始变量的方式进行存储；
33、其中，若所述任意一时间步为第一时间步，则前一时间步的基础变量为初始预设的基础变量。
34、一种实施例中，所述的对于任意一时间步，基于前一时间步的基础变量，采用第一质量方程和第一动量方程，或，第二质量方程和第二动量方程进行求解，得到所述前一时间步的基础变量的增量，包括：
35、若采用第一质量方程和第一动量方程进行求解，则先将前一时间步的基础变量的原始变量转换为守恒变量，再采用第一质量方程和第一动量方程进行求解得到守恒变量的增量；再将守恒变量的增量转换为原始变量的增量。
36、一种实施例中，所述的将守恒变量变量的增量转换为原始变量的增量，包括：
37、
38、其中，表示第n时间步i方向的相速度的原始变量的增量，δ(αui)n表示第n时间步i方向的相速度的守恒变量的增量，表示第n时间步i方向的相速度的原始变量，δαn表示第n时间步的相分数的增量，αn表示第n时间步的相分数，i表示方向的索引，包括x方向、y方向和z方向。
39、一种实施例中，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，还包括：
40、对于任意一时间步，若前一时间步计算得到的相分数大于或等于临界相分数，而该任意一时间步计算得到的相分数小于或等于0，则该任意一时间步采用第二质量方程和第二动量方程对当前步的相分数和相速度进行求解。
41、第二方面，一种实施例中提供一种多相流的离散相动力学特性控制方法，其特征在于，采用上述任意一实施例的离散相动力学特性预测方法对离散相动力学特性进行预测，并基于预测结果进行动力学特性控制。
42、第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质中存储有程序，所述程序能够被处理器加载并执行上述任意一实施例的离散相动力学特性预测方法和/或离散相动力学本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多相流的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的获得所述离散相的第一质量方程和第一动量方程，包括：
3.如权利要求2所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的基于所述离散相的相分数、密度和相速度矢量的关于时间上的质量守恒关系，获得第一质量方程，包括：
4.如权利要求3所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的获得所述离散相的第二质量方程和第二动量方程，包括：
5.如权利要求1所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，包括：
6.如权利要求5所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的对每一时间步依次进行动力学特性求解推进，包括：
7.如权利要求5所述的离散相动力学特性预测方法，其特征在于，所述的对于任意一时间步，基于前一时间步的基础变量，采用第一质量方程和第一动量方程，或，第二质量方程和第二动量方程进行求解，得到所述前一时间步的基础变量的增量，包括：
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