珠江水利委员会珠江水利科学研究院万发获国家专利权
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龙图腾网获悉珠江水利委员会珠江水利科学研究院申请的专利一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120706300B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510781940.7,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法及系统是由万发;黄瑞怡;李海峰;王卫光;李加磊;吴龚正;林家宇;简潮枫;刘利;姚志超设计研发完成,并于2025-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法及系统,建立含流动模型、非等温流动模型、湿热耦合模型和实际气体状态方程的热力学理论模型;进而构建含流体域、密封层衬砌域和围岩域的三维储气库数值模型;为流体域赋湿空气材料参数,固体域赋混凝土和岩石材料参数,并设置初始与边界条件;最后对模型求解,得到储气库内压缩湿空气温度、压力和湿度分布的空间变化过程。本发明能够有效模拟考虑空气中含湿量影响的电站储气库内压缩空气热力学特性空间变化过程,该方法可用于压缩空气储能电站地下储气库的设计计算,也可用于压缩空气储能电站地下储气库设计规范标准制定。
本发明授权一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种储气库压缩湿空气热力学特性分析方法,其特征在于,包括: S1,建立储气库压缩湿空气的热力学理论模型;其中,所述热力学理论模型包括: 流动模型:采用湍流k-ε模型,用于模拟储气库内气体的湍流流动特性; 非等温流动模型:耦合气体压缩和膨胀过程中的温度变化,用于表征气体在非等温条件下的流动行为;所述非等温流动模型的表达式为: 式中,q为热传导项,Cp为比热容,T为热力学温度,k为导热率,Q为热源项,Qp为由压力变化引起的能量源项,Qvd为粘性耗散能量; 其中,压力变化引起的能量源项Qp的表达式为: 粘性耗散能量Qvd的表达式为: 边界壁面换热-n·q的表达式为: 式中,αp为体胀系数,pA为压力,τ为应力张量,n为壁面法向矢量,指向流体内部;uτ为摩擦速度,Tw为壁面温度,T+为无量纲温度; 湿热耦合模型:耦合空气水分输送方程,用于描述湿度扩散、相变及潜热交换过程;所述湿热耦合模型包括空气水分输送方程、湍流中水分流动方程,以及湿空气相变与温度耦合方程; 其中,空气水分输送方程的表达式为: 式中,MV为气相物质的摩尔质量,cv为气相浓度,gw为单位时间通过单位面积的气相物质传输量,包含扩散和对流贡献;G为气相物质的生成或消耗速率,D为扩散系数; 湍流中水分流动方程的表达式为: 式中,n为界面单位法向量,指向气相区域;Cv,w为液态水相中的蒸汽平衡浓度;Cv为气相中的实际蒸汽浓度;φw+为无量纲浓度参数; 湿空气相变与温度耦合方程的表达式为: 式中,qevap为蒸发潜热通量,表示蒸发过程中单位时间、单位面积带走的热量;Lv为汽化潜热,表示单位质量液体转化为气体所需的热量;qevap为相变质量通量;Q为总热通量,包含相变潜热和显热传递的综合效应;Cp,v为水汽的定压比热容,Cp,a为干空气的定压比热容,Cp,l为液态水的定压比热容,glc为液态水扩散通量矢量; 实际气体状态方程:用于表征含湿空气的热力学特性; S2,基于所述热力学理论模型,构建包含流体域、密封层衬砌域和围岩域的三维储气库数值模型; S3,为所述三维储气库数值模型的流体域赋予湿空气材料参数,为固体域赋予混凝土和岩石材料参数,对三维储气库数值模型的初始条件和边界条件进行设置; S4,对所述三维储气库数值模型进行求解,得到储气库内压缩湿空气的温度、压力和湿度分布的空间变化过程。
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