CN112800700A - 低温表面干模态结霜模拟方法、装置、电子设备和介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低温表面干模态结霜模拟方法、装置、电子设备和介质，其中方法包括：基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。本申请实施例中，通过修改被霜相填满的网格单元的物理参数，使得在新的物理参数基础上，计算得到的下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数更准确，进而使得低温表面干模态结霜的模拟预测更准确。

Description

低温表面干模态结霜模拟方法、装置、电子设备和介质

技术领域

本申请涉及结霜模拟运算技术领域，尤其涉及一种低温表面干模态结霜模拟方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

近年来，新型组合式发动机正成为各航空航天强国的研究热点，该类发动机所使用进气预冷换热器是其核心部件，而预冷换热器的结霜抑霜问题是亟待攻克的关键技术，该结霜抑霜问题涉及的基础问题为强迫对流条件下的低温表面的结霜问题，其中低温表面是指处于某种物质冰点的温度的表面。此外，当飞机长时间在低于冰点的冷空气中飞行后再进入温暖潮湿的空气时，机翼等飞机部件也会发生结霜现象，结霜会影响飞机的气动性能并甚至会影响飞行安全，而这种现象也属于强对流条件下低温表面的结霜问题。由此，研究强对流条件下低温表面的结霜问题已成为重要课题。

发明内容

本申请提供一种低温表面干模态结霜模拟方法、装置、电子设备和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种低温表面干模态结霜模拟方法，方法包括：

基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

第二方面，本申请提供了一种低温表面干模态结霜模拟装置，包括：

霜相体积百分数确定模块，用于基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

筛选模块，用于根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

参数调整模块，用于调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本申请任意实施例的低温表面干模态结霜模拟方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请任一实施例的低温表面干模态结霜模拟方法。

本申请中，通过修改被霜相填满的网格单元的物理参数，使得在新的物理参数基础上，计算得到的下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数更准确，进而使得低温表面干模态结霜的模拟预测更准确。

附图说明

图1是本申请第一实施例中的低温表面干模态结霜模拟方法的流程示意图；

图2是本申请第二实施例中的低温表面干模态结霜模拟方法的流程示意图；

图3是本申请第三实施例中的低温表面干模态结霜模拟方法的流程示意图；

图4是本申请第四实施例中的低温表面干模态结霜模拟方法的逻辑流程图；

图5是本申请第五实施例中的低温表面干模态结霜模拟装置的结构示意图；

图6是本申请第六实施例中的实现低温表面干模态结霜模拟方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非所有结构。

本申请实施例中，结霜可分为干模态结霜和湿模态结霜两种，干模态结霜是指结霜过程中霜层表面不出现水膜时期的结霜过程，湿模态结霜是指结霜过程中霜层表面出现水膜时期的结霜过程。而为了保证模拟预测的准确性，在本申请实施例中，不考虑霜层表面存在水膜时的物理模型，仅针对结霜期间霜层表面无水膜时的干模态结霜模拟，具体的，参见如下实施例。

图1是本申请第一实施例的低温表面干模态结霜模拟方法的流程图，本实施例可适用于在强对流条件下模拟预测低温表面的动态结霜的情况，该方法可以由低温表面干模态结霜模拟装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在电子设备中，例如集成在服务器或计算机设备上。

如图1所示，低温表面干模态结霜模拟方法具体包括如下流程：

S101、基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，主要是针对新型组合式发动机的预冷换热器结霜现象，或飞机长时间在低于冰点的冷空气中飞行后再进入温暖潮湿的空气时机翼等飞机部件发生结霜的现象，进行动态结霜的模拟预测，其中，动态结霜是指霜层形貌变化与结霜时间具有相关性的结霜过程。因此，在构建流场几何模型时，需要构建含预冷换热器低温表面（圆管或平板外形）或含机翼等低温固壁表面的流场几何模型，其中，低温表面是指处于某种物质冰点的温度的表面，流场几何模型可以是基于任何建模工具构建的三维模型或二维模型。进一步的，为了进行后续的流场相关的计算，需要对流场几何模型进行网格划分，使得网格划分后的流场几何模型是由众多的网格单元组成。

本申请实施例中，相界面是指物质的两相之间密切接触的过渡区，示例性的为湿空气和霜相之间的过渡区域，而相界面网格单元是指流场几何模型中过渡区域的网格单元。需要说明的是，在本申请实施例中，最初还没有结霜时，相界面毗邻低温表面，一旦霜相将低温表面覆盖，相界面就在湿空气和霜相之间。霜层体积百分数用于表征霜相物质在网格单元中的含量，可根据霜层体积百分数的变化衡量相界面网格单元的结霜过程。需要说明的是，在确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数之前，还需要进行初始化处理，具体的，将相界面网格单元内的霜层体积百分数初始化为零，同时对流场参数（例如速度、温度、密度、黏性、水蒸气浓度等）进行初始化。

由于要对相界面网格单元的动态结霜过程进行模拟预测，因此需要预先设定结霜时间和时间步长，后续可在设定的结霜时间内，在每个时间步计算相界面网格单元的霜层体积百分数，以确定每个时间步内相界面网格单元的结霜情况。在一种可选的实施方式中，针对当前时间步，可基于多相流体积分数方法的非稳态计算方法，根据当前物理参数，显式求解流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

需要说明的是，基于当前物理参数，显示求解流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数，即是通过用户自定义函数方程求解相界面网格单元的霜相体积百分数。而且之所以采用显示求解方法，而不选择求解流体力学软件中原生的体积分数方程，是为了提高进行稳定计算的时间步长（显示求解的时间步长可提升至1秒量级，求解原生的体积分数方程需保持时间步长在1e-5秒量级以下），进而提高计算效率。

S102、根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元。

在一种可选的实施方式中，可预先设定阈值，只要S101确定的某一网格单元的霜相体积百分数大于或等于该阈值，即可确定该网已被霜相填满，示例性的，阈值可以为1，也可以为其他值，在此不做具体限定。

S103、调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，目标网格单元为霜相填满，则表明目标网格单元的物理参数实际上已经是霜相的物理参数，而且湿空气与霜相的物理参数区别较大。而在每个时间步显示求解相界面网格单元的霜相体积百分数时，是按照用户自定义函数方程进行霜相体积百分数的计算，由于不求解计算流体力学软件中原生的体积分数方程，程序不能自动更新网格单元的物理参数，由此使得，被霜相填满的目标网格单元的物理参数仍被默认为湿空气的物理参数，将导致下一时间步确定的霜相体积百分数实际上是在无霜相存在的流场环境确定的，与真实的流场环境不符，必然导致下一时间步确定的霜相体积百分数不准确，进而导致低温表面的动态结霜的模拟预测结果不准确。因此，针对已经被霜相填满的目标网格单元，需要调整目标网格单元的物理参数，其中，物理参数包括热导率、黏性系数和速度。

在一种可选的实施方式中，调整所述目标网格单元的物理参数，包括：将目标网格单元的热导率从湿空气的热导率调整为霜相的热导率；将目标网格单元的黏性系数从湿空气的黏性系数调整为目标黏性系数，并将目标网格单元的速度调整为零，其中，目标黏性系数远大于所述湿空气的黏性系数，例如目标黏性系数的取值范围在1~10e5之间。

在此需要说明的是，对已被霜层填满的目标网格重新进行热导率赋值，保证计算所使用的霜层物性符合物理事实；对已被霜层填满的目标网格进行霜相黏性项赋值，保证霜层填满网格单元的固体属性，以及对流动湿空气的正确反馈作用，避免出现因为没有考虑固体霜层对流动的耦合影响，而导致霜相体积百分数实际上是在无霜相存在的流场环境求解得到的结果。

本申请实施例中，通过修改被霜相填满的网格单元的物理参数，使得在新的物理参数基础上，计算得到的下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数更准确，进而使得低温表面干模态结霜的模拟预测更准确。

图2是本申请第二实施例的低温表面干模态结霜模拟方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上，对显示求解当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数的过程进行详述，参见图2，该方法包括：

S201、基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息。

本申请实施例中，在当前时间步内，根据当前物理参数，对流场几何模型中相界面网格单元的流场、温度场、水蒸气浓度场进行耦合求解，以得到相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息。具体的，在当前时间步内，基于当前物理参数和流体力学知识分别求解流动方程、能量方程以及水蒸气扩散方程，得到相界面网格单元的流场信息、温度场信息以及水蒸气浓度场信息。在此需要说明的是，在每个时间步内都需计算流场信息、温度场信息以及水蒸气浓度场信息，以便后续可利用计算得到的温度场信息以及水蒸气浓度场信息确定每个时间步内网格单元的霜层变化过程，具体的参加S202-S205的过程。

S202、根据温度场信息，计算所述相界面网格单元的饱和水蒸气分压，并根据饱和水蒸气分压确定饱和水蒸气浓度。

可选的，饱和水蒸气分压可按照如下自定义函数方程组确定：

其中，

表示由相界面网格单元的温度T决定的相界面网格单元的饱和水蒸气分 压；T可由求解得到的温度场信息确定；

为三相点压力，取值611.657Pa；

为三相点温 度，取值273.16K。

进一步的，确定饱和水蒸气浓度

时，可以由如下公式计算：

其中，

表示水蒸气的气体常数为461.5。

S203、根据温度场信息、水蒸气浓度场信息和饱和水蒸气浓度，计算相界面网格单元内的水蒸气相变速率。

其中，水蒸气相变速率用于表征水蒸气结霜的速度。水蒸气相变速率

可按照如 下公式计算：

其中，

取值范围为0.02~0.04，优选的，

的取值为0.03；

表示水蒸气的气体 常数为461.5；T为霜层表面温度，即是相界面网格单元的温度，可由求解得到的温度场信息 确定；

取3.1415926，

表示流场计算得到的网格单元的水蒸气浓度，也即是从求解的水 蒸气浓度场信息中得到；

为相界面网格单元温度对应的饱和水蒸气浓度。

S204、根据水蒸气相变速率，显示求解当前时间步内所述相界面网格单元新生成的霜相体积百分数变化值。

在一种可选的实施方式中，在得到水蒸气相变速率后，可使用如下自定义函数方 程显示计算相界面网格单元内新生成的霜相体积百分数变化值

。

其中，

为相界面网格单元的体积，该体积值可直接从网格信息中读取，

为预设 的时间步长，

为霜层密度。

S205、根据霜相体积百分数变化值，以及当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，可选的为上一时间步内计算得到的相界面网格单元的霜层体积百分数的值，其中，上一时间步是指与当前时间步相邻，且在时序上排在当前时间步前面的一个时间步。而确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数，可按照如下函数方程进行：

其中，

表示当前时间步内的相界面网格单元的霜层体积百分数，

为当前 时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，也即是相界面网格单元在上一时间步内 的霜层体积百分数。

在确定当前时间步内的相界面网格单元的霜层体积百分数后，可按照S206-S207的步骤进行网格单元物理参数的调整。

S206、根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元。

S207、调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，按照时间步对相界面网格单元的流场、温度场、水蒸气浓度场求解，并按照自定义的函数方程求解霜层生长过程，实现了通过对结霜过程进行准确模拟预测，为研究低温表面结霜的问题提供了保证。

图3是本申请第三实施例的低温表面干模态结霜模拟方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上，增加了对霜相体积百分数进行存储的描述以及对相界面进行更新的描述，参见图3，该方法包括：

S301、基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息。

S302、根据温度场信息，计算相界面网格单元的饱和水蒸气分压，并根据饱和水蒸气分压确定饱和水蒸气浓度。

S303、根据温度场信息、水蒸气浓度场信息和饱和水蒸气浓度，计算相界面网格单元内的水蒸气相变速率。

S304、根据水蒸气相变速率，显式求解当前时间步内所述相界面网格单元新生成的霜相体积百分数变化值。

S305、根据霜相体积百分数变化值，以及当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，为上一时间步内计算得到的相界面网格单元的霜层体积百分数的值，其中，上一时间步是指与当前时间步相邻，且在时序上排在当前时间步前面的一个时间步。

S306、将霜相体积百分数存储在用户自定义内存单元中，以便在下一时间步时从用户自定义内存单元中读取霜相体积百分数，并将读取到的霜相体积百分数的值作为下一时间步内所述相界面网格单元的初始霜相体积百分数。

本申请实施例中，发明人在低温表面的结霜模拟预测过程中，对低温表面结霜模拟预测不准确的一个原因是，获取到的当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，与上一时间步内计算得到的相界面网格单元的霜层体积百分数的值有差异。

基于此，为了保证当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，与上一时间步内计算得到的相界面网格单元的霜层体积百分数的值一致，可预先定义内存单元，在确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数之后，将霜相体积百分数存储在用户自定义内存单元中，以便在下一时间步时从用户自定义内存单元中读取霜相体积百分数，并将读取到的霜相体积百分数的值作为下一时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数。由此通过在用户自定义内存单元读取当前时间步的初始霜相体积百分数，可以保证获取到的初始霜相体积百分数的准确性。

S307、根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元。

在确定被霜相填满的目标网格单元后，可并行的执行S308、S309和S310。

S308、将与目标网格单元相邻的且无霜相的网格单元，作为新的相界面网格单元。

S309、若与目标网格单元相邻的所有网格单元均已经被霜相填满，则取消将目标网格单元作为相界面网格单元。

在确定目标网格单元被霜相填满后，需要对相界面进行更新，以保证对动态结霜过程的精准模拟预测。具体的更新过程可参见S308-S309，主要是将与目标网格单元相邻的且无霜相的网格单元，作为新的相界面网格单元；若与目标网格单元相邻的所有网格单元均已经被霜相填满，取消将目标网格单元作为相界面网格单元。需要说明的是，如果判断相界面网格单元未被霜相填满，则保持原来存在霜相但未被霜相填满的网格单元为相界面，继续进入下一时间步进行耦合求解计算。

S310、调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

本申请实施例中，将每个时间步确定的霜相体积百分数存储在用户自定义的内存单元中，可以保证上一时间步存储的霜相体积分数和下一时间步读取的该霜相体积分数一致，也即保证了每个时间步内确定的初始霜相体积百分数的准确性。同时更新相界面，可以保证对动态结霜过程的精准模拟预测。

进一步的，在达到结霜时间后，可获取最终的求解结果，并根据最终的求解结果进行数据分析，其中，最终的求解结果包括如下至少一项：霜层体积百分数、速度、温度和水蒸气浓度。

而在一种可选的实施方式中，根据最终的求解结果进行数据分析包括：根据霜相体积百分数可对换热器或机翼上的结霜行为和霜层形貌进行分析；根据速度数据可对流场以及气动力情况进行分析；根据温度数据可对换热器的传热情况进行分析；根据水蒸气浓度数据可对空气中湿度变化情况进行分析。通过以上的数据分析可研究对不同结霜条件下的预冷换热器和低温机翼等飞机部件的结霜情况，以及结霜其对换热性能或流动的影响。

图4是本申请第四实施例的低温表面干模态结霜模拟方法的逻辑流程图，参见图4，该方法逻辑包括：

首先，建立流场域几何模型，也即是建立包括低温表面的流场模型，具体的可通过任意建模工具实现。其次，建立流场域网格，也即是对流场模型进行网格化处理。进一步的，进入非稳态计算循环，也即是按照预设的结霜时间、时间步长，进行循环计算，而且在计算前先进行初始化处理，主要是将流场参数进行初始化，例如对速度、温度、水蒸气浓度等进行初始化，同时还确定相界面网格单元，以及将相界面网格单元的霜层体积分数初始化为零，然后依次按照时间步进行循环计算。

在一个时间步内的计算过程如下：

根据流体力学知识以及当前物理参数求解流动方程得到流场信息，求解动量方程可得到温度场信息，求解水蒸气扩散方程得到水蒸气浓度信息。需要说明的是，为了提高进行稳定计算的时间步长，保证计算效率，本申请实施例不求解计算流体力学软件中原生的体积分数方程，而是显式求解相界面网格单元累积的霜层体积分数变化情况，并以此为基础更新霜层体积分数。

具体的，显式求解相界面网格单元内的霜层体积分数变化及更新当前时间步内霜层体积分数的过程如下：针对当前时间步，根据当前时间步内的流场信息、温度场信息以及水蒸气浓度场信息，计算相界面网格单元内的水蒸气相变速率；其中，水蒸气相变速率用于表征水蒸气结霜的速度；根据水蒸气相变速率、相界面网格单元的体积以及霜层密度，显式计算相界面网格单元内新生成的霜层体积百分数变化值；根据上一时间步内计算得到的相界面网格单元的霜层体积百分数和霜层体积百分数变化值，确定当前时间步内相界面网格单元的霜层体积百分数。

进一步的，为了准确模拟预测动态结霜的过程，在每个时间步内都进行更新相界面的处理，具体的，判断当前时间步内相界面网格单元是否为霜相填满，若是，则将与该网格单元相邻的且无霜相的网格单元作为新的相界面网格单元；而且若与该网格单元相邻的所有网格单元也被霜相填满，则取消该单元网格为相界面；若否，则保持原来存在霜相但未被霜相填满的网格单元为相界面，继续下一时间步的计算。

在更新相界面的同时，还需更新已被填满霜相网格单元的热导率、更新已被填满霜相网格单元的黏性系数、已被填满霜相网格单元的速度。

在完成上述过程后，判断是否达到预定计算时间步数，若否，则进行下一时间步的计算，若是，则计算结束，并输出计算结果，以便根据计算结果进行数据分析。

图5是本申请第五实施例的低温表面干模态结霜模拟装置的结构示意图，本实施例可适用于在强对流条件下模拟预测低温表面的动态结霜的情况，参见图5，该装置包括：

霜相体积百分数确定模块501，用于基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

筛选模块502，用于根据霜相体积百分数，从相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

参数调整模块503，用于调整目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

在上述实施例的基础上，当前物理参数包括热导率、黏性系数和速度；

相应的，参数调整模块具体用于：

将目标网格单元的热导率从湿空气的热导率调整为霜相的热导率；

将目标网格单元的黏性系数从湿空气的黏性系数调整为目标黏性系数，并将目标网格单元的速度调整为零，其中，目标黏性系数大于湿空气的黏性系数。

在上述实施例的基础上，霜相体积百分数确定模块，包括：

第一计算单元，用于基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息；

第二计算单元，用于根据温度场信息，计算相界面网格单元的饱和水蒸气分压，并根据饱和水蒸气分压确定饱和水蒸气浓度；

第三计算单元，用于根据温度场信息、水蒸气浓度场信息和饱和水蒸气浓度，计算相界面网格单元内的水蒸气相变速率；

第四计算单元，用于根据水蒸气相变速率，显示求解当前时间步内相界面网格单元新生成的霜相体积百分数变化值；

第五计算单元，用于根据霜相体积百分数变化值，以及当前时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数，确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

在上述实施例的基础上，还包括：

存储模块，用于在确定当前时间步内流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数之后，将霜相体积百分数存储在用户自定义内存单元中，以便在下一时间步时从用户自定义内存单元中读取霜相体积百分数，并将读取到的霜相体积百分数的值作为下一时间步内相界面网格单元的初始霜相体积百分数。

在上述实施例的基础上，还包括：

第一更新模块，用于将与目标网格单元相邻的且无霜相的网格单元，作为新的相界面网格单元；

第二更新模块，用于若与目标网格单元相邻的所有网格单元均已经被霜相填满，则取消将目标网格单元作为相界面网格单元。

本申请实施例所提供的低温表面干模态结霜模拟装置可执行本申请任意实施例所提供的低温表面干模态结霜模拟方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图6是本申请第六实施例中提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示结构，本申请实施例中提供的电子设备包括：一个或多个处理器602和存储器601；该电子设备中的处理器602可以是一个或多个，图6中以一个处理器602为例；存储器601用于存储一个或多个程序；一个或多个程序被一个或多个处理器602执行，使得一个或多个处理器602实现如本申请实施例中任一项的低温表面干模态结霜模拟方法。

该电子设备还可以包括：输入装置603和输出装置604。

该电子设备中的处理器602、存储器601、输入装置603和输出装置604可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

该电子设备中的存储器601作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中所提供的低温表面干模态结霜模拟方法对应的程序指令/模块。处理器602通过运行存储在存储器601中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中低温表面干模态结霜模拟方法。

存储器601可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器601可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器601可进一步包括相对于处理器602远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置603可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置604可包括显示屏等显示设备。

并且，当上述电子设备所包括一个或者多个程序被一个或者多个处理器602执行时，程序进行如下操作：

基于包含低温表面的流场几何模型，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

根据所述霜相体积百分数，从所述相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

调整所述目标网格单元的物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

当然，本领域技术人员可以理解，当上述电子设备所包括一个或者多个程序被一个或者多个处理器602执行时，程序还可以进行本申请任意实施例中所提供的低温表面干模态结霜模拟方法中的相关操作。

本申请的一个实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行低温表面干模态结霜模拟方法，该方法包括：

基于包含低温表面的流场几何模型，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

根据所述霜相体积百分数，从所述相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

调整所述目标网格单元的物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。可选的，该程序被处理器执行时还可以用于执行本申请任意实施例中所提供的方法。

本申请实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、可擦式可编程只读存储器（Erasable ProgrammableRead Only Memory，EPROM）、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于：电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、无线电频率（Radio Frequency，RF）等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言（诸如“C”语言或类似的程序设计语言）。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络（例如包括局域网(LAN)或广域网(WAN)）连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种低温表面干模态结霜模拟方法，其特征在于，包括：

基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

根据所述霜相体积百分数，从所述相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

调整所述目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述当前物理参数包括热导率、黏性系数和速度；

相应的，调整所述目标网格单元的当前物理参数，包括：

将所述目标网格单元的热导率从湿空气的热导率调整为霜相的热导率；

将所述目标网格单元的黏性系数从湿空气的黏性系数调整为目标黏性系数，并将所述目标网格单元的速度调整为零，其中，所述目标黏性系数大于所述湿空气的黏性系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数，包括：

基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息；

根据所述温度场信息，计算所述相界面网格单元的饱和水蒸气分压，并根据所述饱和水蒸气分压确定饱和水蒸气浓度；

根据所述温度场信息、所述水蒸气浓度场信息和所述饱和水蒸气浓度，计算所述相界面网格单元内的水蒸气相变速率；

根据所述水蒸气相变速率，显式求解当前时间步内所述相界面网格单元新生成的霜相体积百分数变化值；

根据所述霜相体积百分数变化值，以及当前时间步内所述相界面网格单元的初始霜相体积百分数，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数之后，还包括：

将所述霜相体积百分数存储在用户自定义内存单元中，以便在下一时间步时从用户自定义内存单元中读取所述霜相体积百分数，并将读取到的所述霜相体积百分数的值作为下一时间步内所述相界面网格单元的初始霜相体积百分数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述霜相体积百分数，从所述相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元之后，还包括：

将与所述目标网格单元相邻的且无霜相的网格单元，作为新的相界面网格单元；

若与所述目标网格单元相邻的所有网格单元均已经被霜相填满，则取消将所述目标网格单元作为相界面网格单元。

6.一种低温表面干模态结霜模拟装置，其特征在于，包括：

霜相体积百分数确定模块，用于基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，显式求解当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数；

筛选模块，用于根据所述霜相体积百分数，从所述相界面网格单元中确定被霜相填满的目标网格单元；

参数调整模块，用于调整所述目标网格单元的当前物理参数，用于根据调整后的物理参数确定下一时间步所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，其中，所述当前物理参数包括热导率、黏性系数和速度；

相应的，参数调整模块具体用于：

将所述目标网格单元的热导率从湿空气的热导率调整为霜相的热导率；

将所述目标网格单元的黏性系数从湿空气的黏性系数调整为目标黏性系数，并将所述目标网格单元的速度调整为零，其中，所述目标黏性系数大于所述湿空气的黏性系数。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，霜相体积百分数确定模块，包括：

第一计算单元，用于基于包含低温表面的流场几何模型，根据当前物理参数，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的温度场信息和水蒸气浓度场信息；

第二计算单元，用于根据所述温度场信息，计算所述相界面网格单元的饱和水蒸气分压，并根据所述饱和水蒸气分压确定饱和水蒸气浓度；

第三计算单元，用于根据所述温度场信息、所述水蒸气浓度场信息和所述饱和水蒸气浓度，计算所述相界面网格单元内的水蒸气相变速率；

第四计算单元，用于根据所述水蒸气相变速率，显式求解当前时间步内所述相界面网格单元新生成的霜相体积百分数变化值；

第五计算单元，用于根据所述霜相体积百分数变化值，以及当前时间步内所述相界面网格单元的初始霜相体积百分数，确定当前时间步内所述流场几何模型中相界面网格单元的霜相体积百分数。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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