[發明專利]一種驗證離心泵網格質量與計算精度關系的方法

有效

• 申請號: 201210208537.8
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102750414A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉厚林;董亮;代翠;王勇;王凱;談明高
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種驗證離心泵網格質量與計算精度關系的方法，其特征在于，具體步驟為：

（A）通過對離心泵進行外特性試驗，獲得離心泵的揚程、效率數據；

（B）生成試驗泵模型的四面體網格，定義為第k套網格，將該套網格進行CFD數值計算并記錄網格中各節點的速度值，定義為第k套網格數值解；

（C）按照1.2比值增加網格單元數，定義為第k+1套網格，將該套網格進行CFD數值計算并記錄網格中各節點的速度值，定義為第k+1套網格數值解；

（D）采用三維線性插值算法將k+1套網格數值解映射到k套網格數值解中，獲得第k+1套網格在第k套網格中相應的數值解；

（E）通過下面公式計算第k+1套網格數值解與第k套網格數值解的速度相對誤差???????????????????????????????????????????????；，其中V_k，i為第k套網格節點i的速度，V_k+1，i為第k+1套網格映射后在節點i處的速度，N為k套網格節點總數；

（F）如果小于給定的誤差值ε=2%，那么就認為第k套網格為“候選”網格，否則重復前面e步驟；

（G）將k套網格計算得到的揚程和效率結果與試驗的揚程和效率進行對比，其中楊程采用相對誤差而效率采用絕對誤差，

揚程相對誤差：???????????，?式中：H為計算揚程H_e為試驗揚程，

效率絕對誤差：?????????，式中：η為計算效率η_e為試驗效率

當揚程相對誤差和效率絕對誤差均小于3%時，則認為該套網格的計算結果為該問題的網格獨立解；

（H）通過公式，獲得不完善網格中各單元質量，?式中：V表示四面體的體積；L_ij表示頂點標號為i、j的四面體的邊長；S_i表示三角形的面積；；

（I）采用三維線性插值算法將不完善網格數值解映射到獨立網格數值解中，獲得網格獨立解網格在該套套網格中相應的數值解，獲得不完善網格數值解中各單元相對于獨立解的速度相對誤差值；

（J）將不完善網格中所有單元質量以及相對于獨立解的速度相對誤差值建立一個數據庫，且單元質量與速度相對誤差值一一對應；

（K）按照單元的速度相對誤差由小到大順序方式對數據庫中的數據重新排列，且單元質量與其相對應的速度相對誤差值重新排列；

（L）將該數據庫分為15-30個區間，計算各個區間的單元質量以及速度相對誤差值的平均值，即采用平均值形式統計區間的數據，速度相對誤差與單元質量都取區間的平均值，接著以各個區間內速度相對誤差值的平均值為橫坐標，各個區間內單元質量的平均值為縱坐標，獲得網格質量與計算精度之間的關系。

2.根據權利要求1所述的一種驗證離心泵網格質量與計算精度關系的方法，其特征在于，所述步驟D將k+1套網格的數值解映射到k套數值解中，獲得第k+1套網格在第k套網格中相應數值解，具體過程如下：

（a）將k套網格中的所有節點的坐標存儲到Φ₁中；

（b）將k+1套網格中的所有節點的坐標和第k+1套網格數值解中各節點的速度值存儲到Φ₂中；

（c）依次讀取Φ₁中的節點P，并以該節點為球心，R為半徑，找出Φ₂中所有位于該球內的節點，如果Φ₂中存在于P點重合的節點，則將其速度值存儲到Ω中，并接著執行步驟（7）；

（d）判斷位于球內節點的個數，如果小于給定值N，則繼續增加區間，即將球的半徑R按照比值1.05倍進行增加，直到位于球內的節點數大于N為止；

（e）如果位于球內的節點數大于N，那么只取離節點P最近的N個節點；

（f）采用三維線性插值算法計算出節點P在k+1套網格相同位置的速度值，并將其存儲到Ω中；

（g）重復（3）到（6），直到Φ₁中沒有節點為止;

其中R和N為預先給定值，從模型尺寸以及計算精度考慮，本文推薦取R=0.015m，N=20。