[发明专利]一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法

权利要求书

1.一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：验证冰颗粒溶液管道清洗数值模拟模型的准确性；

所述的验证冰颗粒溶液管道清洗数值模拟模型的准确性包括验证冰颗粒溶液在管道流动的速度、浓度分布以及压降情况；

S2：冰颗粒溶液在清管过程中的固相浓度分析；

所述的冰颗粒溶液在清管过程中的冰颗粒浓度分析包括不同时刻冰颗粒的体积分数分布分析、冰颗粒溶液在整个清管过程中的冰颗粒浓度分析、冰颗粒溶液在整个清管过程中的固液两相分离情况分析以及冰颗粒溶液在整个清管过程中的流态分析；

S3：冰颗粒溶液在清管过程中对管壁的剪切效果分析；

所述的冰颗粒溶液在清管过程中对管壁的剪切效果分析主要是管道不同位置沿线剪切力分布情况分析。

2.根据权利要求1所述的一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中的验证冰颗粒溶液在管道流动的速度、浓度方法为：

使用冰颗粒溶液在管道流动的作为验证所用的第一实验数据，在数值模拟的计算数据中，提取清洗管段出口处中轴线上流体的速度以及固体颗粒相的浓度进行模型验证；将管道出口处中轴线的位置y除以管径D进行归一化，y/D；以管道出口处中轴线的速度作为横坐标，以y/D作为纵坐标绘图，并与所述第一实验数据相比较；以管道出口处中轴线的固体颗粒相浓度作为横坐标，以y/D作为纵坐标绘图，并与所述第一实验数据相比较；若出口处中轴线上的速度和固体颗粒相浓度数据与所述第一实验数据误差在10％以内，则认为数值模拟的模型可以准确模拟在管道流动的的速度、浓度情况。

3.根据权利要求1所述的一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中的验证冰颗粒溶液在管道流动的压降情况方法为：

以不同的边界条件的第二实验数据进行数值模拟计算；所述不同的边界条件包括不同的流速和不同的固体体积分数，提取清洗管段入口以及出口的面的平均压力，将出口处的压力减去入口处的压力，得到压力差ΔP，采用所述压力差ΔP除以清洗管段长度L，得到了单位长度压降单位为Pa/m；将模拟的单位压降数据与所述第二实验数据相比较，若误差在10％以内，则认为该数值模拟模型可以准确模拟冰颗粒溶液在管道流动的压降情况。

4.根据权利要求2或3所述的一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法，其特征在于，当数值模拟的模型同时可以准确模拟冰颗粒溶液在管道流动的速度、浓度以及压降情况，则认为该数值模拟模型可以用来模拟该冰颗粒溶液管道清洗。

5.根据权利要求1所述的一种冰颗粒溶液管道清洗数值模拟结果的分析方法，其特征在于，所述步骤S2中的不同时刻冰颗粒的体积分数分布分析方法为：

由于冰颗粒在管道清洗过程中会发生上浮，冰颗粒溶液成为一种非均质流体，在数值模拟计算中采用的计算方法为瞬时计算，即以上一个时刻的流动数据作为初始数据计算下一个流动时刻的流动情况；提取出1/4总清管时长t₁、1/2总清管时长t₂以及3/4总清管时长t₃的计算数据，来分析上述三个时刻冰颗粒溶液的流态；

将3D计算结果云图转换成可读性的数据图表时，为了体现数值模拟计算云图固相体积分数的差异，需要将管道截面不同位置的数据提取出来，所述管道截面不同位置为管道顶部、管道中部、管道底部；在清洗管段的顶部、中部和底部绘制与管道长度一致的直线，在t₁、t₂、t₃数值模拟计算结果中分别提取出上述三条直线的固相体积分数；

以管道流动方向作为横坐标，以固相体积分数作为纵坐标，将t₁、t₂、t₃时刻的管道顶部、中部和底部的固相体积分数绘同一个图中，比较管道不同位置、不同时刻的固相体积分数。