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龍圖騰網(wǎng)獲悉中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120234962B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202510321491.8，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/20；該發(fā)明授權(quán)一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法是由聞旭;葉小娟設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-03-18向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法，屬于鐵粉燃燒數(shù)值模擬計(jì)算領(lǐng)域，本發(fā)明可以對(duì)微重力條件下單顆粒和鐵粉群燃燒進(jìn)行數(shù)值模擬，定量分析了差異擴(kuò)散對(duì)單顆粒鐵粉和鐵粉群燃燒火焰溫度的影響，同時(shí)考慮了不同鐵粉和氧氣濃度條件下的鐵粉燃燒特征和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊憽Ｔ摪l(fā)明對(duì)研究低傳播速度的貧燃鐵粉火焰以及后續(xù)的鐵粉燃料的應(yīng)用具有一定指導(dǎo)意義。微重力環(huán)境能夠消除對(duì)流和浮力的影響，使燃燒過(guò)程更加穩(wěn)定和可預(yù)測(cè)，有助于深入研究鐵粉燃燒的基本機(jī)理，包括燃燒速率、氧化過(guò)程和相變等。

本發(fā)明授權(quán)一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種用于模擬鐵粉群顆粒燃燒的數(shù)值計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一，建立多相湍流燃燒數(shù)學(xué)模型，確定鐵粉顆粒的尺寸分布、形狀、初始溫度，根據(jù)鐵粉燃燒的化學(xué)反應(yīng)特性和計(jì)算資源情況選擇反應(yīng)機(jī)理；將鐵粉顆粒的傳熱傳質(zhì)計(jì)算結(jié)果作為氣體各方程的源項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)固相-氣相耦合系統(tǒng)的建立與求解； 步驟二，結(jié)合網(wǎng)格劃分情況、幾何模型特征、初始條件和邊界條件，對(duì)步驟一中建立的多相湍流燃燒數(shù)學(xué)模型中的進(jìn)行數(shù)值離散，得到關(guān)于速度、密度、組分、溫度和壓力的代數(shù)方程組，并對(duì)代數(shù)方程組進(jìn)行非線(xiàn)性處理； 步驟三，通過(guò)數(shù)值離散方法逐步推進(jìn)時(shí)間，在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)，迭代求解步驟二中的非線(xiàn)性方程組，并通過(guò)外循環(huán)逐步修正速度和壓力場(chǎng)，用更新后的壓力場(chǎng)校正速度場(chǎng)，以保證收斂；對(duì)湍流模型進(jìn)行修正；通過(guò)上述三個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)鐵粉顆粒群燃燒的數(shù)值模擬過(guò)程； 步驟三中，首先將計(jì)算域進(jìn)行物理離散，每個(gè)顆粒平均間距間設(shè)有網(wǎng)格點(diǎn)，以求解粒子間的傳熱問(wèn)題；然后采用有限體積法將組分方程、溫度方程和壓力方程、質(zhì)量方程和動(dòng)量方程在所有網(wǎng)格上數(shù)值離散；其中空間離散采用的是二階中心差分方法，時(shí)間離散采用的是歐拉差分算法，最終將得到的每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)上關(guān)于速度、密度、組分、溫度和壓力的代數(shù)方程組進(jìn)行非線(xiàn)性化處理；將多相湍流燃燒模型耦合到壓力、速度修正方法中，求解鐵粉群顆粒燃燒過(guò)程中的各變量場(chǎng)，求解步驟如下： 步驟1、確定時(shí)間步長(zhǎng)，初始化速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的值，時(shí)間步長(zhǎng)的確定基于CFL條件或?yàn)榇_保計(jì)算穩(wěn)定在計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整； 步驟2、通過(guò)壓力-速度耦合算法求解滿(mǎn)足質(zhì)量守恒的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)； 步驟3、求解經(jīng)離散后的顆粒相及氣相動(dòng)量方程，考慮對(duì)流、擴(kuò)散、壓力梯度等效應(yīng)對(duì)速度場(chǎng)的影響； 步驟4、在修正后的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的基礎(chǔ)上，求解離散后的能量方程和組分方程，得到溫度場(chǎng)和組分場(chǎng)的分布； 步驟5、用離散后的壓力方程更新壓力場(chǎng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)新的壓力場(chǎng)修正速度場(chǎng)，完成一次壓力修正循環(huán)；并判斷質(zhì)量守恒方程殘差，若質(zhì)量守恒方程殘差小于設(shè)定值時(shí)跳出循環(huán)，進(jìn)入下一步驟； 步驟6、重復(fù)上述步驟3到步驟5，直至達(dá)到指定迭代次數(shù)或時(shí)間步長(zhǎng)； 步驟7、通過(guò)求解理想氣體狀態(tài)方程來(lái)更新密度值； 步驟8、判斷是否達(dá)到設(shè)定的結(jié)束時(shí)間，否則重復(fù)步驟1到步驟7。

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