[发明专利]一种均混球团的多物理化学过程分析方法

权利要求书

1.一种均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：通过分析高温条件下均混球团内部的多物理化学过程，建立相应的均混球团内部的导热过程、化学反应过程以及相变过程的控制方程，分析均混球团内多孔结构的导热系数、比热容、在传热传质过程中的电导率的变化规律，同时基于有限差分法进行非线性方程组的离散及耦合迭代计算，输出温度、化学反应速率以及熔化速率值。

2.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内部的导热过程采用球坐标系下有源项的傅里叶导热定律得到：

其中ρ为均混球团的密度，c为均混球团的比热容，t为温度，τ为时间，r为径向距离，λ为均混球团的比热容，S是单位时间内单位体积中内热源的生成热。

3.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内部的化学反应过程采用反应动力学方程得到：

其中k为温度为T时的化学反应速率，A为指前因子，即阿伦尼乌斯常数，E_a为实验活化能，T为绝对温度，R为摩尔气体常数，e为自然对数的底。

4.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内部的相变过程采用焓方法得到：

其中H为均混球团的焓值，Tm为均混球团的熔点，d为颗粒中心到两颗粒间接触面的距离，L为熔化潜热，f(T)为熔化率。

5.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内多孔结构的导热系数采用颗粒堆积模型得到：

其中c₁＝1-λ_s/λ_p，λ_s为固相导热系数，λ_p为气相导热系数，R为组成均混球团的颗粒半径，d为颗粒中心到颗粒间接触面的距离。

6.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内的比热容采用指数插值得到：

其中c_p为均混球团的整体比热容，为均混球团传热传质过程中各物质的比热容，ω₁,ω₂,ω₃为均混球团传热传质过程中各物质的质量分数。

7.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：所述的均混球团内在传热传质过程中的电导率采用逾渗模型得到：

ρ＝ρ₀A(P-P_c)^γ

其中ρ为均混球团的整体电导率，ρ₀为均混球团中导电物质的电导率，P为均混球团中导电物质所占的体积分数，P_c为导电阈值，A,γ为常数。

8.根据权利要求1所述的均混球团的多物理化学过程分析方法，其特征在于：基于有限差分法，将傅里叶导热方程、化学反应动力学方程以及焓方法的微分方程进行离散，转化为直接求解的离散方程，并将得到的非线性方程组通过耦合迭代的方法进行计算，再利用化学反应动力学反应计算出化学反应速率，进而计算出化学反应吸热量并进行温度的修正，利用化学反应转化率及温度来计算新的物性参数值，同时利用焓方法计算出熔化量及熔化吸热量，再次进行温度的修正，整个耦合迭代过程将持续进行，直到相邻两次的计算结果满足精度要求，进而输出温度、化学反应速率以及熔化速率。