[发明专利]基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法及系统，该方法包括建立钻具几何模型，将钻具离散为等高的钻具微元，并划分计算时间步长；建立用于表示钻具几模型的一维非稳态导热微分方程，在当前计算的时间步长内，根据仿真测试环境，考虑对流换热或辐射散热对钻具钻进过程内部热量传递的影响，计算由钻具前端热源引起的钻具温度的变化；通过中心差分的方法计算二次导热，确定最终钻具温度的变化；进入下一时间步长，重复上述所有计算步骤；输出各时间步长下的钻具钻进过程温度变化仿真结果。本发明可以准确的计算出钻进过程中钻具在钻进过程中的温升变化，本方法计算精度高且适用于钻具钻进颗粒状物料的应用场景。

技术领域

本文件涉及钻具钻进温度变化研究技术领域，尤其涉及一种基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法及系统。

背景技术

月壤的钻进和取样是探索月球的重要课题，在地面上模拟真空条件下的温升实验成本高，且实验过程中不能够观察钻具与颗粒的热量流动月壤的热特征，也难以用精确的解析模型表示，因此亟需提供一种可便于观察和仿真月壤的钻进过程的温度变化的方法。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供了一种基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法，包括以下步骤：

建立钻具几何模型，将钻具离散为等高的钻具微元，并划分计算时间步长；

建立用于表示钻具几模型的一维非稳态导热微分方程，在当前计算的时间步长内，根据仿真测试环境，考虑对流换热或辐射散热对钻具钻进过程内部热量传递的影响，计算由钻具前端热源引起的钻具温度的变化；

通过中心差分的方法计算由对流换热或辐射散热引起的二次导热，确定最终钻具温度的变化；

进入下一时间步长，重复上述所有计算步骤；

输出各时间步长下的钻具与钻具微元的温度情况。

本说明书一个或多个实施例提供了一种基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的系统，包括：

模型建立模块：用于建立钻具几何模型，将钻具离散为等高的钻具微元；

第一计算模块：建立用于表示钻具几模型的一维非稳态导热微分方程，在当前计算的时间步长内，根据仿真测试环境，考虑对流换热或辐射散热对钻具钻进过程内部热量传递的影响，计算由钻具前端热源引起的钻具温度的变化值；

第二计算模块：通过中心差分的方法计算由对流换热或辐射散热而产生二次导热，确定最终钻具温度的变化值；

步长计算模块：用于确定当前步长是否为最后一步长，若不是，进入下一时间步长，并调用所述第一计算模块和所述第二计算模块计算钻具温度的变化值；

结果显示模块：用于输出各时间步长下的钻具与钻具微元的温度情况。

本说明书一个或多个实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法。

本说明书一个或多个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述基于DEM计算钻具钻进过程中温度变化的方法。

本发明提出的一种基于DEM计算钻进过程中钻具的温升的计算方法，考虑钻进过程中的对流换热和辐射散热对钻具的影响，以及由于钻具的对流换热和辐射引起的二次导热，准确的计算出钻进过程中钻具在钻进过程中的温升变化，本方法计算精度高且适用于钻具钻进颗粒状物料(如土壤)的应用场景。

附图说明