[發明專利]加熱爐內導熱流體仿真方法

在審

• 申請號: 201611236260.4
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106650133A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王春生;高博;胡玉坤;劉子建;王鵬
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本發明涉及計算流體力學技術領域，更具體地，涉及一種加熱爐內導熱流體仿真方法。

背景技術

目前國內外傳統CFD(Computational Fluid Dynamics，計算流體力學，簡稱CFD)研究方法，例如CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、CFdesign、6SigmaDC等，通常都需要前處理模塊劃分網格，以供后續程序進行計算，而劃分網格一般耗時很長、并且整個操作過程非常復雜。

發明內容

本發明提供一種加熱爐內導熱流體仿真方法，用于克服現有技術的缺陷，旨在簡化操作過程、縮短仿真運算時間。

為實現上述目的，本發明提供一種加熱爐內導熱流體仿真方法，包括：

根據待模擬的加熱爐及位于所述加熱爐內的坯料的空間結構，建立三維仿真模型；

根據預設的參數對所述三維仿真模型進行LBM(Lattice Boltzmann Method，格子玻爾茲曼法，以下簡稱LBM)求解；

根據LBM的求解結果進行LBM后處理，實現加熱爐內部熱傳導流體及溫度的連續仿真。

所述根據待模擬的加熱爐及位于所述加熱爐內部的坯料的空間結構，建立三維仿真模型包括：

確定待模擬的加熱爐的平焰燒嘴的三維仿真模型；

確定待模擬的加熱爐爐體及位于所述加熱爐爐體內的坯料的三維仿真模型。

優選地，所述確定模擬的加熱爐的平焰燒嘴的三維仿真模型包括：

在SolidWorks環境中按照設定參數建立平焰燒嘴的三維仿真模型，將平焰燒嘴的三維仿真模型導入Xflow中；

在Xflow環境中進行LBM仿真實驗；

調整平焰燒嘴的安裝參數，使得仿真實驗中火焰形狀趨于平焰燒嘴實際工作時的火焰形狀。

優選地，所述確定模擬的加熱爐的爐體及坯料的三維仿真模型包括：

根據所述待模擬的加熱爐爐體的空間結構以及所述平焰燒嘴的安裝參數，在SolidWorks環境中建立加熱爐爐體的三維結構；

根據所述待模擬的坯料的空間結構及所述坯料與所述加熱爐爐體的相對位置關系，在SolidWorks環境中建立坯料的三維結構；

對建立的加熱爐爐體及坯料的三維結構表面進行簡化處理；

對建立的加熱爐爐體的三維結構中沒有空氣流經的部位進行封閉處理。

優選地，所述根據預設的參數對所述三維仿真模型進行LBM求解包括：

根據所述三維仿真模型生成格子；

將所述三維仿真模型中平焰燒嘴三維仿真模型和坯料三維仿真模型的格子細化；

將所述坯料三維仿真模型的格子再次細化；

根據坯料的熱物理參數和設定的時間參數，進行求解計算；

在根據定義的求解目標值的穩定性判斷求解結果收斂時，導入所述求解結果。

本發明提供的加熱爐內導熱流體仿真方法，首先根據加熱爐及位于加熱爐內的坯料的空間結構建立三維仿真模型，然后根據坯料的屬性等設定參數，并根據預設的參數對三維仿真模型進行LBM求解，最后再根據LBM的求解結果進行LBM后處理，實現加熱爐內部熱傳導流體及溫度的連續仿真；實現對鋼坯等坯料加熱過程的仿真，由于LBM體系在運算過程中不需要網格，因此節省了大量劃網格的時間，大大縮短了仿真時間，同時物理背景清晰，操作實現簡單，具有巨大的實際應用價值。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的提供的加熱爐內導熱流體仿真方法的流程圖；

圖2為本發明實施例一中加熱爐的三維仿真模型的示意圖；

圖3為本發明實施例一中坯料及加熱爐的三維仿真模型的示意圖；

圖4為圖1中步驟S10的細化流程圖；

圖5為發明實施例一中平焰燒嘴的結構示意圖；

圖6為發明實施例一中平焰燒嘴三維仿真模型的示意圖；

圖7為圖4中步驟S11的細化流程圖；

圖8為圖4中步驟S12的細化流程圖；

圖9為圖1中步驟S20的細化流程圖；

圖10為圖9中步驟S21中加熱爐及坯料三維仿真模型的格子生成示意圖；

圖11為圖10的俯視圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。