[發(fā)明專利]基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610815671.2
• 申請(qǐng)日: 2016-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN107808021B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李京浩;閆大強(qiáng);陳綱;丁煒堃;陳義學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)核示范電站有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張啟程

本發(fā)明提供了一種基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法，包括：將流體設(shè)備劃分為多個(gè)流動(dòng)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域；對(duì)每一個(gè)區(qū)域單獨(dú)劃分網(wǎng)格；基于每一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)格通過(guò)CFD軟件進(jìn)行CFD分析，得到一組流量?阻力數(shù)據(jù)；利用二次擬合得到每一個(gè)區(qū)域的流量和阻力的曲線；將所述多個(gè)流動(dòng)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域簡(jiǎn)化為多個(gè)具有不變的流通截面積的模型；S6：對(duì)簡(jiǎn)化幾何模型劃分網(wǎng)格，在CFD軟件中，基于所述二次擬合得到的擬合系數(shù)為每一個(gè)具有不變的流通截面積的模型添加阻力源項(xiàng)；S7：基于簡(jiǎn)化幾何模型的網(wǎng)格通過(guò)CFD軟件進(jìn)行CFD分析，得到流體設(shè)備的初步阻力值。通過(guò)本發(fā)明的阻力計(jì)算方法，既能降低人工和計(jì)算機(jī)資源的消耗，又可以提高計(jì)算精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法，更具體地涉及一種基于CFD的復(fù)雜熱工流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法。

背景技術(shù)

熱工流體系統(tǒng)大多是由管道、閥門以及主設(shè)備組合而成。系統(tǒng)中工質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力通常來(lái)自于泵或壓縮機(jī)，并且與其它部件產(chǎn)生的流動(dòng)阻力匹配。在設(shè)計(jì)階段，為了動(dòng)力設(shè)備的選型，必須預(yù)估系統(tǒng)的阻力。

對(duì)于管道、閥門等部件，由于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且具有一定的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化特點(diǎn)，因此采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其阻力，能夠滿足精度要求。然而對(duì)于主設(shè)備，通常進(jìn)行分塊等效，使得每一部分的阻力都可以近似的采用相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，這種方法的計(jì)算精度比較低，且對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備，計(jì)算精度更低。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)得到了廣泛應(yīng)用，利用相關(guān)軟件可以對(duì)流動(dòng)進(jìn)行模擬，能夠獲得流場(chǎng)的各種信息，如速度和壓力的分布，由此可以進(jìn)一步得到阻力信息。但是，由于CFD耗費(fèi)的人工以及計(jì)算機(jī)的資源非常大，對(duì)于復(fù)雜的設(shè)備，應(yīng)用仍存在較大困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法，其能夠方便地對(duì)復(fù)雜的流體設(shè)備進(jìn)行模擬。

本發(fā)明的目的還在于提供一種能夠解決復(fù)雜熱工流體設(shè)備阻力計(jì)算困難問(wèn)題的基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法。

本發(fā)明的目的還在于提供一種計(jì)算精度高并且計(jì)算資源消耗小的基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種基于CFD的流體設(shè)備的阻力計(jì)算方法，基于流體設(shè)備的簡(jiǎn)化幾何模型通過(guò)CFD軟件計(jì)算流體設(shè)備的阻力值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述阻力計(jì)算方法包括如下步驟：

S1：將流體設(shè)備劃分為多個(gè)流動(dòng)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域；

S2：對(duì)每一個(gè)區(qū)域單獨(dú)建立幾何模型，并劃分網(wǎng)格；

S3：為每一個(gè)區(qū)域估算流量范圍，在流量范圍內(nèi)選取4-6個(gè)流量值，基于每一個(gè)區(qū)域的網(wǎng)格通過(guò)CFD軟件進(jìn)行CFD分析，得到一組流量-阻力數(shù)據(jù)，所述流量-阻力數(shù)據(jù)包括所述4-6個(gè)流量值和與4-6個(gè)流量值對(duì)應(yīng)的4-6個(gè)阻力值；

S4：利用每一個(gè)區(qū)域的所述流量-阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行二次擬合，得到每一個(gè)區(qū)域的流量和阻力的曲線；

S5：對(duì)流體設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，將所述多個(gè)流動(dòng)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域簡(jiǎn)化為多個(gè)具有不變的流通截面積的模型，從而得到流體設(shè)備的簡(jiǎn)化幾何模型；

S6：對(duì)簡(jiǎn)化幾何模型劃分網(wǎng)格，在CFD軟件中，基于所述二次擬合得到的擬合系數(shù)為每一個(gè)具有不變的流通截面積的模型添加阻力源項(xiàng)；

S7：基于簡(jiǎn)化幾何模型的網(wǎng)格通過(guò)CFD軟件進(jìn)行CFD分析，得到流體設(shè)備的初步阻力值；

S8：檢查每一個(gè)具有不變的流通截面積的模型的流量是否在步驟S3中估算的流量范圍內(nèi)，若不在該流量范圍內(nèi)，則針對(duì)對(duì)應(yīng)的區(qū)域重新選取4-6個(gè)流量值，從步驟S3開始重新執(zhí)行；若在該流量范圍內(nèi)，則完成流體設(shè)備的阻力值的計(jì)算，上述初步阻力值即為流體設(shè)備的阻力值。