[發(fā)明專利]基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310138337.4
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103226634A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃思;楊富翔
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T19/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;李衛(wèi)東

1.基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，將旋噴泵中轉(zhuǎn)子腔、葉輪、進(jìn)水段和集流管定義為計算域，其中，轉(zhuǎn)子腔和葉輪定義為計算域中的旋轉(zhuǎn)域，使用機(jī)械制圖軟件構(gòu)造計算域的三維實體，形成三維實體文件；

第二步，使用網(wǎng)格劃分軟件讀取三維實體文件，對計算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到三維的初始網(wǎng)格，形成網(wǎng)格文件；

第三步，使用計算流體動力學(xué)軟件讀取網(wǎng)格文件，并進(jìn)行物性參數(shù)設(shè)置；所述物性參數(shù)設(shè)置包括運動邊界的設(shè)置；所述運動邊界的設(shè)置是指，運動邊界的界面設(shè)置為流體與轉(zhuǎn)子腔和葉輪所接觸的表面，運動規(guī)律設(shè)置為繞軸轉(zhuǎn)動，運動方式設(shè)置為Profile方式；

第四步，使用計算流體動力學(xué)軟件，依次對計算周期中各個時間步的數(shù)值進(jìn)行計算；每個時間步的數(shù)值計算在計算所得的數(shù)值收斂后完成；當(dāng)一個時間步的數(shù)值計算完成后，通過更新旋轉(zhuǎn)域網(wǎng)格和臨近旋轉(zhuǎn)域部分的網(wǎng)格節(jié)點，重構(gòu)下一時間步網(wǎng)格，重構(gòu)下一時間步網(wǎng)格采用兩種方案：（1）對網(wǎng)格尺寸和畸變率在容許范圍內(nèi)的區(qū)域，先采用彈簧光滑法得到下一時間步的網(wǎng)格節(jié)點，然后通過插值運算從現(xiàn)有網(wǎng)格得到下一時間步網(wǎng)格的物理量，從而重構(gòu)下一時間步的網(wǎng)格；（2）對網(wǎng)格尺寸和畸變率超出容許范圍的區(qū)域，重新劃分網(wǎng)格，作為下一時間步網(wǎng)格；下一時間步網(wǎng)格重構(gòu)后，計算下一時間步的數(shù)值，直到完成最后時間步的計算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第四步中的采用彈簧光滑法得到下一時間步的網(wǎng)格節(jié)點是指，對網(wǎng)格尺寸和畸變率在容許范圍內(nèi)的區(qū)域，采取彈簧光滑法，將該區(qū)域的網(wǎng)格邊簡化為具有一定剛度并通過網(wǎng)格節(jié)點連接的彈簧，通過改變網(wǎng)格節(jié)點位置來拉伸或壓縮網(wǎng)格；以邊界移動量為彈簧的邊界條件，通過求解彈簧系統(tǒng)的力平衡方程得到網(wǎng)格節(jié)點的位移增量，最終得到下一時間步的網(wǎng)格節(jié)點位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第四步中的計算周期是指，旋轉(zhuǎn)域旋轉(zhuǎn)360°所需的時間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第四步中的數(shù)值收斂的判斷方法有兩種：（一）以殘差值的變化判斷；（二）編寫程序?qū)?shù)值進(jìn)行監(jiān)測。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，所述第三步中的物性參數(shù)設(shè)置還包括：設(shè)置計算域入口為壓力邊界條件；設(shè)置計算域出口為質(zhì)量流量邊界條件；設(shè)置非定常流動計算采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型；設(shè)置時間步長Δt；設(shè)置非定常流動計算的初始條件，所述初始條件采用旋噴泵內(nèi)定常流動的收斂解。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第三步中的時間步長Δt的取值范圍為：其中，n為旋噴泵的轉(zhuǎn)速值，Z為葉片數(shù)，k為＞1的整數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第三步中的初始條件采用的定常流動的收斂解是通過轉(zhuǎn)子凍結(jié)法計算得出。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第二步中的網(wǎng)格劃分軟件采用ICEM軟件。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的基于三維動網(wǎng)格的旋噴泵非定常流場的計算方法，其特征在于，所述第三步和第四步中的計算流體動力學(xué)軟件采用Ansys-Fluent軟件。