1.一種管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,包括:
建模步驟:建立管網(wǎng)模型,生成管網(wǎng)節(jié)點(diǎn);
網(wǎng)格化步驟:對(duì)管網(wǎng)所在的計(jì)算空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分,生成計(jì)算網(wǎng)格;
匹配步驟:將所述管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與計(jì)算網(wǎng)格進(jìn)行匹配;
管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算步驟:基于所述管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與計(jì)算網(wǎng)格的匹配關(guān)系,進(jìn)行管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算;
管外熱流體模擬計(jì)算步驟:將管網(wǎng)作為局部熱源,利用內(nèi)外換熱量進(jìn)行管外空間熱流體模擬計(jì)算;
數(shù)據(jù)耦合精度判別步驟:判斷數(shù)據(jù)耦合精度是否達(dá)到要求,若精度未達(dá)到要求,重復(fù)上述管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算步驟和管外熱流體模擬計(jì)算步驟,直至精度達(dá)到要求,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)內(nèi)外傳熱的數(shù)據(jù)耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述建模步驟中,
沿管道的軸線將管道劃分為多個(gè)管段,每個(gè)管段由處于管道中心線上的節(jié)點(diǎn)表示,并按照管道內(nèi)流體的流動(dòng)方向?qū)⒐?jié)點(diǎn)排序。
3.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述網(wǎng)格化步驟中,
所述計(jì)算網(wǎng)格的生成與管網(wǎng)形狀無(wú)關(guān),且對(duì)管網(wǎng)附近的計(jì)算網(wǎng)格進(jìn)行局部加密。
4.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述匹配步驟中,
通過(guò)坐標(biāo)搜索與管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)匹配的計(jì)算網(wǎng)格,并記錄匹配的計(jì)算網(wǎng)格數(shù)和匹配的計(jì)算網(wǎng)格總體積。
5.如權(quán)利要求4所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,如果計(jì)算網(wǎng)格的中心與節(jié)點(diǎn)的距離小于或等于管道半徑,則認(rèn)為該計(jì)算網(wǎng)格與節(jié)點(diǎn)匹配,否則認(rèn)為計(jì)算網(wǎng)格不匹配。
6.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算步驟中,
由節(jié)點(diǎn)處的管道內(nèi)流體溫度和當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的管壁外溫度,計(jì)算內(nèi)外換熱熱流密度;
由內(nèi)外換熱熱流密度得到內(nèi)外換熱量;
由內(nèi)外換熱量求出下一個(gè)節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)流體溫度;
不斷重復(fù)上述步驟,得到所有節(jié)點(diǎn)的內(nèi)外換熱量。
7.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述管外熱流體模擬計(jì)算步驟中,
由節(jié)點(diǎn)的內(nèi)外換熱量計(jì)算分配給節(jié)點(diǎn)各個(gè)匹配計(jì)算網(wǎng)格的熱量;
基于節(jié)點(diǎn)各個(gè)匹配計(jì)算網(wǎng)格的熱量,進(jìn)行管外空間熱流體模擬,求解能量控制方程,得到下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的管壁外溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,在所述數(shù)據(jù)耦合精度判別步驟中,
判斷當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)與下一時(shí)間點(diǎn)的管壁外溫度差是否達(dá)到門限值,若否,則將下一時(shí)間點(diǎn)的管壁外溫度返回管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算步驟,重復(fù)管網(wǎng)內(nèi)傳熱計(jì)算步驟和管外熱流體模擬計(jì)算步驟,直至精度達(dá)到要求,實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)內(nèi)外傳熱的數(shù)據(jù)耦合。
9.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,所述管網(wǎng)是圓形管或橢圓扁管;流體為水、制冷劑或熱油。
10.如權(quán)利要求1所述的管網(wǎng)內(nèi)外傳熱耦合仿真方法,其特征在于,管網(wǎng)模型為二維網(wǎng)絡(luò)或三維網(wǎng)格。