(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 202210609536.8 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 中国原子能科 学研究院 地址 102413 北京市房山区新 镇三强路1号 院 (72)发明人 朱丽娜　叶原武　余华金　申凤阳　 宋广懂　周立军　陈振佳　牛志新　 (74)专利代理 机构 北京市创世宏景专利商标代 理有限责任公司 1 1493 专利代理师 刘向辉 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) (54)发明名称 翅片管钠-空气热交换器的换热过程分析方 法 (57)摘要 一种用于翅片管钠 ‑空气热交换器的换热过 程分析方法， 该方法包括： 对翅片管钠 ‑空气热交 换器进行建模， 以获得热交换器模型； 对热交换 器模型进行网格化划分， 以生成网格化模型； 选 择计算模型以及与计算模型相适应的算法； 以及 利用该算法对网格化模型进行计算， 以获得热交 换器的温度场状态和/或流场状态； 其中， 对翅片 管钠‑空气热交换器进行建模包括： 对翅片管钠 ‑ 空气热交换器的翅片换热管束进行建模， 将翅片 换热管束的每一根换热管的翅片建模为等效的 多孔介质模 型。 根据本发明的热交换器的换热过 程分析方法在对热交换器的建模过程中对热交 换器的结构进行了相关简化， 通过简化结构能够 使得建模过程简单化， 由此有利于换热过程分析 的计算。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114943169 A 2022.08.26 CN 114943169 A 1.一种用于翅片管钠 ‑空气热交换器的换热过程分析方法， 其特征在于， 所述方法包 括： 对所述翅片管钠 ‑空气热交换器进行建模， 以获得 热交换器模型； 对所述热交换器模型进行网格化划分， 以生成网格化模型； 选择计算模型以及与所述计算模型相适应的算法； 以及 利用所述算法对所述网格化模型进行计算， 以获得所述热交换器的温度场状态和/或 流场状态； 其中， 对所述翅片管钠 ‑空气热交换器进行建模包括： 对所述翅片管钠 ‑空气热交换器 的翅片换热管束进行建模， 将所述翅片换热管束的每一根换热管的翅片建模为等效的多孔 介质模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 对所述翅片管钠 ‑空气热交换器进行建模， 以获得 热交换器模型包括： 将所述翅片管钠 ‑空气热交换器进行简化建模， 以使所述热交换器模型包括： 壳体、 设 置在所述壳体内的上部的第一集流器、 设置在所述第一集流器上并且与其流体连通的液钠 入口管路、 设置在所述壳体内的下部的第二集流器、 设置在所述第二集流器上并且与其流 体连通的液钠出口管路、 流体连通地设置在所述第一集流器与所述第二集流器之 间的所述 翅片换热管束、 设置在所述壳体的底部的进口风 门、 设置在所述壳体的顶部的出 口风门以 及设置在所述进口风门与所述出口风门之间用于引导空气流的气流分配 器。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述翅片包括多层螺 旋锯齿形翅片和/或圆环形翅片。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 将所述每一 根换热管的模型设置为包括换 热管的管壁模型、 位于 所述管壁模型内部的液钠模型、 位于所述管壁模型外部的多孔介质模型以及位于所述 多孔介质模型外 部的空气模型。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 通过下式(1)计算空气流 穿过所述多孔介质模型流动的压力损失： 其中， si为空气流穿过多孔介质模型流体的压力损失； μ为多孔介质模型的粘度； α 为多 孔介质模型的粘性阻力系数； vi为流过多孔介质模型的空气的速度； C2为多孔介质模型的惯 性阻力系数； ρ 为多孔介质模型的密度。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 通过以下 方式获取 所述多孔介质模型的粘性阻力系数和惯性阻力系数： 建立所述换 热管的局部三维模型； 分别模拟不同流速的空气流沿横向方向和竖向方向冲刷所述局部三维模型， 获取所述 不同流速的空气流在横向方向和竖向方向上的速度和压力损失； 将所获取的沿横向方向和竖向方向的速度和压力损失拟合为速度与压力损失的二次 多项式； 以及 基于所述二 次多项式以及计算所述压力损失的式(1)获得所述粘性阻力系数和惯性阻权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114943169 A 2力系数。 7.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的方法， 其特 征在于， 对所述热交换器模型进行网格化划分， 以生成网格化模型包括： 采用多面体网格对所述热交换器模型进行划分， 以获得若干多面体模型； 以及 按照计算 域对所述若干多面体模型进行合并处 理， 以生成合并后的网格化模型。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述采用多面体网格对所述热交换器模型进行划分包括： 对所述热交换器模型进行面网格处 理， 以获得 所述热交换器模型的面网格； 将所述热交换器模型的面网格进行重构， 获得高质量的重构面网格； 设定生成所述多面体网格的单 元尺寸； 以及 读入所述高质量的面网格以生成多面体网格。 9.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于， 所述按照计算 域对所述若干多面体模型进行合并处 理包括： 对属于同一计算 域的多个多面体模型 执行布尔操作； 以及 根据布尔操作将所述多个多面体模型合并为 一个合成多面体模型。 10.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 在所述选择计算模型之后， 还 包括确定所述计算模型的边界条件。 11.根据权利要求10所述的方法， 其特 征在于， 所述选择计算模型包括选择Fluent软件中的Standard  k‑ε模型， 所述边界条件包括所 述进口风门处的空气流的速度和所述出口风门处的空气流的压力。 12.根据权利要求1 1所述的方法， 其特 征在于， 与所述计算模型相适应的算法包括SIMPLE算法。 13.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述利用所述 算法对所述网格化模型进行计算包括： 利用所述 算法对所述热交换器模型的换 热功率和流动阻力进行计算。 14.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述温度场状态包括 三维温度场状态。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114943169 A 3