本技術(shù)涉及傳熱學(xué)，特別涉及一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法，還涉及一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)裝置、電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣冷渦輪葉片高精度高效的溫度預(yù)測(cè)問(wèn)題一直是氣動(dòng)-傳熱數(shù)值仿真分析中面臨的重大高難問(wèn)題之一。由于渦輪內(nèi)的流動(dòng)和傳熱過(guò)程通常較為復(fù)雜，早期渦輪設(shè)計(jì)通?；谠O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，極易忽略傳熱與結(jié)構(gòu)對(duì)氣動(dòng)性能耦合影響的物理行為，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的渦輪的溫度精度嚴(yán)重不足，冷卻失效。國(guó)內(nèi)的高壓氣冷渦輪葉片的氣動(dòng)-傳熱仿真分析一直面臨工程應(yīng)用精度低的問(wèn)題。

2、在共軛傳熱計(jì)算領(lǐng)域，有一種發(fā)展較為充分的基于熱流量守恒的流熱耦合計(jì)算模型。在當(dāng)前常見(jiàn)的耦合迭代策略中，不論是定常計(jì)算還是非定常計(jì)算，格心型網(wǎng)格還是格點(diǎn)型網(wǎng)格，流固耦合面互為匹配網(wǎng)格或者非匹配網(wǎng)格，為保證耦合時(shí)參與計(jì)算的溫度準(zhǔn)確，通常需要先在流體域和固體域內(nèi)計(jì)算達(dá)到一定的收斂平衡狀態(tài)后，再基于這種收斂狀態(tài)開(kāi)始耦合計(jì)算。這種迭代方式需要先使兩場(chǎng)都達(dá)到收斂狀態(tài)，且交換數(shù)據(jù)后，在之后的每一次子耦合迭代步的迭代過(guò)程中依然需要較多的子流場(chǎng)迭代步和子固體迭代步，耗時(shí)耗力，浪費(fèi)計(jì)算資源，且這種迭代方式，在不能預(yù)知計(jì)算結(jié)果或者沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為初始條件參考時(shí)，其計(jì)算結(jié)果有很大的可能會(huì)受初始條件的影響，并不利于工程應(yīng)用。

3、因此，如何對(duì)流固共軛傳熱過(guò)程進(jìn)行更為高效準(zhǔn)確地溫度預(yù)測(cè)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法，該流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法可以對(duì)流固共軛傳熱過(guò)程進(jìn)行更為高效準(zhǔn)確地溫度預(yù)測(cè)；本技術(shù)的另一目的是提供一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)裝置、電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，均具有上述有益效果。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法，包括：

3、分別對(duì)流體域初始模型和固體域初始模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得流體域網(wǎng)格模型和固體域網(wǎng)格模型；

4、根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定迭代策略；所述迭代策略包括一步一代求解策略和n步一代求解策略；

5、根據(jù)所述迭代策略對(duì)流體域和固體域進(jìn)行共軛傳熱迭代計(jì)算，獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度。

6、可選地，當(dāng)所述迭代策略為所述一步一代求解策略時(shí)，根據(jù)所述迭代策略對(duì)流體域和固體域進(jìn)行共軛傳熱迭代計(jì)算，獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度，包括：

7、根據(jù)所述流體域的域內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行一步子迭代步求解，獲得當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布；

8、根據(jù)所述固體域的當(dāng)前邊界條件進(jìn)行求解，獲得當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布；

9、判斷所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布對(duì)應(yīng)的溫度殘差、所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布對(duì)應(yīng)的溫度殘差、當(dāng)前迭代步數(shù)是否均滿足相應(yīng)的預(yù)設(shè)條件；

10、若否，則根據(jù)所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布和所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布計(jì)算得到當(dāng)前流固耦合壁面溫度，并根據(jù)所述當(dāng)前流固耦合壁面溫度返回所述根據(jù)所述流體域的域內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行一步子迭代步求解，獲得當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布的步驟；

11、若是，則將所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布作為所述流體域溫度場(chǎng)分布，將所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布作為所述固體域溫度場(chǎng)分布，并根據(jù)所述流體域溫度場(chǎng)分布和所述固體域溫度場(chǎng)分布確定所述流固耦合壁面溫度。

12、可選地，當(dāng)?shù)呗詾樗鰊步一代求解策略時(shí)，根據(jù)所述迭代策略對(duì)流體域和固體域進(jìn)行共軛傳熱迭代計(jì)算，獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度，包括：

13、根據(jù)所述流體域的域內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行n步子迭代步求解，獲得當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布；

14、根據(jù)所述固體域的當(dāng)前邊界條件進(jìn)行求解，獲得當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布；

15、判斷所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布對(duì)應(yīng)的溫度殘差、所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布對(duì)應(yīng)的溫度殘差、當(dāng)前迭代步數(shù)是否均滿足相應(yīng)的預(yù)設(shè)條件；

16、若否，則根據(jù)所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布和所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布計(jì)算得到當(dāng)前流固耦合壁面溫度，并根據(jù)所述當(dāng)前流固耦合壁面溫度返回所述根據(jù)所述流體域的域內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行n步子迭代步求解，獲得當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布的步驟；

17、若是，則將所述當(dāng)前流體域溫度場(chǎng)分布作為所述流體域溫度場(chǎng)分布，將所述當(dāng)前固體域溫度場(chǎng)分布作為所述固體域溫度場(chǎng)分布，并根據(jù)所述流體域溫度場(chǎng)分布和所述固體域溫度場(chǎng)分布確定所述流固耦合壁面溫度。

18、可選地，根據(jù)所述流體域溫度場(chǎng)分布和所述固體域溫度場(chǎng)分布計(jì)算得到所述流固耦合壁面溫度，包括：

19、根據(jù)流固耦合壁面的熱流量守恒公式對(duì)所述流體域溫度場(chǎng)分布和所述固體域溫度場(chǎng)分布進(jìn)行計(jì)算，獲得所述流固耦合壁面溫度；其中，所述熱流量守恒公式為：

20、；

21、其中，表示所述流體域，表示所述固體域，和分別表示所述流體域和所述固體域的熱傳導(dǎo)系數(shù)，和分別表示所述流體域和所述固體域的近壁面第一層網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)與所述流固耦合壁面的距離，和分別表示所述流體域和所述固體域的近壁面第一層網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的溫度，的取值根據(jù)所述流體域溫度場(chǎng)分布確定，的取值根據(jù)所述固體域溫度場(chǎng)分布確定，表示所述流固耦合壁面溫度。

22、可選地，根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定迭代策略，包括：

23、根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定模型復(fù)雜度；所述模型信息包括模型類型、模型網(wǎng)格數(shù)量、模型網(wǎng)格大小中的一種或多種的組合；

24、當(dāng)所述模型復(fù)雜度未超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述迭代策略為所述一步一代求解策略；

25、當(dāng)所述模型復(fù)雜度超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定所述迭代策略為所述n步一代求解策略。

26、可選地，根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定迭代策略之前，還包括：

27、分別對(duì)流體域和固體域進(jìn)行計(jì)算域初始化處理；

28、其中，所述計(jì)算域初始化處理包括：設(shè)定所述流體域和所述固體域的壁面類型和/或初始溫度。

29、可選地，分別對(duì)流體域初始模型和固體域初始模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得流體域網(wǎng)格模型和固體域網(wǎng)格模型，包括：

30、根據(jù)所述流體域和所述固體域的域內(nèi)狀態(tài)和計(jì)算設(shè)備性能分別對(duì)所述流體域初始模型和所述固體域初始模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得所述流體域網(wǎng)格模型和所述固體域網(wǎng)格模型；

31、其中，所述網(wǎng)格劃分包括整體網(wǎng)格劃分、局部網(wǎng)格加密、局部網(wǎng)格細(xì)化、邊界層網(wǎng)格增加中的一種或多種的組合。

32、第二方面，本技術(shù)還公開(kāi)了一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)裝置，包括：

33、劃分模塊，用于分別對(duì)流體域初始模型和固體域初始模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得流體域網(wǎng)格模型和固體域網(wǎng)格模型；

34、確定模塊，用于根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定迭代策略；所述迭代策略包括一步一代求解策略和n步一代求解策略；

35、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述迭代策略對(duì)流體域和固體域進(jìn)行共軛傳熱迭代計(jì)算，獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度。

36、第三方面，本技術(shù)還公開(kāi)了一種電子設(shè)備，包括：

37、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；

38、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的任一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法的步驟。

39、第四方面，本技術(shù)還公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的任一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法的步驟。

40、本技術(shù)提供了一種流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)方法，包括：分別對(duì)流體域初始模型和固體域初始模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得流體域網(wǎng)格模型和固體域網(wǎng)格模型；根據(jù)所述流體域網(wǎng)格模型的模型信息和所述固體域網(wǎng)格模型的模型信息確定迭代策略；所述迭代策略包括一步一代求解策略和n步一代求解策略；根據(jù)所述迭代策略對(duì)流體域和固體域進(jìn)行共軛傳熱迭代計(jì)算，獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度。

41、應(yīng)用本技術(shù)所提供的技術(shù)方案，分別創(chuàng)建流體域和固體域的網(wǎng)格模型，并根據(jù)其模型信息確定流固共軛傳熱過(guò)程中的耦合迭代策略，以便于根據(jù)不同的網(wǎng)格模型使用不同的耦合迭代策略進(jìn)行流固共軛傳熱計(jì)算，從而獲得流體域溫度場(chǎng)分布、固體域溫度場(chǎng)分布以及流固耦合壁面溫度。由此可見(jiàn)，本技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了適配共軛傳熱的自適應(yīng)耦合迭代機(jī)制，可以使用最適應(yīng)于流固域真實(shí)狀態(tài)的耦合迭代策略實(shí)現(xiàn)流固共軛傳熱計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更為準(zhǔn)確高效的溫度預(yù)測(cè)。

42、本技術(shù)所提供的流固共軛傳熱過(guò)程中的溫度預(yù)測(cè)裝置、電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，同樣具有上述技術(shù)效果，本技術(shù)在此不再贅述。