[发明专利]水升华器启动过程瞬态工作参数预测方法

摘要

本发明提供一种水升华器启动过程瞬态工作参数预测方法，采用该方法能够预测水升华器启动过程中的瞬态参数，为掌握水升华器的工作特性，进行水升华器研制提供必须的技术保障。主要包括如下步骤：将水升华器启动过程划分为三个典型阶段：给水腔内的蒸发过程、多孔板内的蒸发过程、蒸发和升华交替工作过程；针对三个阶段水升华器内的换热特点，分别构建水升华器各相区的变质量温度集总参数模型；确定多孔介质内具有移动相变界面的传热传质和稀薄气体流动微分方程；联合上述模型和方程，构建水升华工作过程瞬态模型；对上述水升华器瞬态模型进行求解后可以对水升华器启动过程中温度、给水流量、相变界面位置、相变质量流量参数的变化规律进行预测。

主权项

水升华器启动过程瞬态工作参数预测方法，其特征在于，步骤一：将水升华器启动过程划分为三个阶段，第一阶段：给水后水在水升华器给水腔内的蒸发段；第二阶段：水在多孔板内的蒸发段；第三阶段：水在多孔板内结冰后的蒸发与升华交替工作段；步骤二：对水升华器启动过程的第一阶段进行换热分析和数值建模并求解，获得该阶段工作参数的变化规律；该工作参数包括：水升华器给水腔底部加热面温度、给水腔气区温度、给水腔水区温度、多孔板温度、给水质量流量、相变界面位置；当判断水升华器工作过程满足设定的第二阶段的条件时，水升华器转入第二阶段，进入步骤三；步骤三：对水升华器启动过程的第二阶段进行换热分析和数值建模并求解，获得该阶段工作参数的变化规律；该工作参数包括：水升华器给水腔底部加热面温度、给水腔温度、多孔板水区温度、多孔板气区温度、给水质量流量、相变界面位置；当判断水升华器工作过程满足设定的第三阶段的条件时，水升华器转入第三阶段，进入步骤四；步骤四：对水升华器启动过程的第三阶段进行换热分析和数值建模并求解，获得该阶段工作参数的变化规律；该工作参数包括：水升华器给水腔底部加热面温度、给水腔温度、多孔板水区温度、多孔板冰区温度、多孔板气区温度、升华质量流量、冰‑水相变界面位置、升华界面位置；步骤五：当水升华器表面多孔板内的冰层消失，多孔板冰区厚度为零时，水升华器工作过程转入多孔板内的蒸发过程，即返回至上述步骤三；步骤六：当达到设定的结束的时间或温度条件后，对各阶段获得的工作参数按照时间序列进行汇总，得到其随时间的变化规律。然后依次对上述三个阶段进行瞬态相变工作过程求解，具体为：(1)构建水升华器各相区的变质量温度集总参数模型；(2)确定多孔介质内具有移动相变界面的传热传质和稀薄气体流动微分方程；(3)联合上述模型和方程，构成水升华工作过程瞬态模型；(4)采用数值解法对所构成的水升华工作过程瞬态模型进行求解，获得水升华器启动过程中温度、给水流量、相变界面位置的变化规律。