[發明專利]一種基于兩面流理論的透平機械二維流動仿真方法

有效

• 申請號: 201810140055.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108491572B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 葉自強;劉淞;邱徐文
• 申請（專利權）人: 合肥市太澤透平技術有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于兩面流理論的透平機械二維流動仿真方法，具體步驟如下：對S1面進行網格劃分，同時用戶自定義網格節點數量；根據網格節點位置坐標求解各節點位置上的曲率，求解S1面流體域并計算各節點位置上的流量，根據各節點位置上流量是否完全符合真實流面的流量，重定位各節點位置，重定位流面后，繼續求解S1面流體域和各節點位置上的流量，直至各節點位置上流量完全符合真實流面的流量；根據S1面求解節點位置，任取S1面上一真實的流面，進行網格劃分，S2面節點位置上的厚度，根據S1面求得的真實流面厚度插值求取，實現S1面和S2面耦合網格劃分；S2面流體域計算；后處理。本發明具有速度快、效率高、精確度高等優點。

技術領域

本發明涉及透平機械內流場模擬仿真技術領域，具體來說是一種基于兩面流理論的透平機械二維流動仿真方法。

背景技術

隨著全面提升智能制造創新力，加快由“制造大國”向“制造強國”的轉變，工業軟件作為智能制造的重要基礎和核心支撐，其在推動制造業轉型升級、實現制造強國戰略上發揮著重要的指導意義。目前，國內透平機械領域也缺乏完全自主知識產權的智能化設計平臺。

透平機械的二維流動仿真模擬在透平機械智能化設計和分析中具有參考價值和指導意義。目前關于透平機械二維流動計算均基于吳仲華院士提出的兩面流理論延伸出來，如有限元法、流函數法、線性流函數法、流線曲率法以及時間推進法等。兩面流理論為：將透平機械內三維流體流動，簡化分為輪蓋和輪轂之間的S2面和平行于旋轉軸面的S1面。

求解二維流動的方法繁多，但均碎片化，未能集成系統，并且上述算法存在著以下問題：求解速度緩慢、S1面計算過程中對真實流面定位不精確、S1面和S2面耦合計算時網格不易耦合適應，計算流體流動類型涵蓋范圍小，對透平機械流場預測失真等弊端。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的碎片化、求解速度慢、S1面計算過程中對真實流面定位不精確的缺陷，提供一種基于兩面流理論的透平機械二維流動仿真方法來解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：本發明公開了一種基于兩面流理論的透平機械二維流動仿真方法，具體步驟如下：

一、S1面網格劃分

對S1面進行網格劃分，同時用戶可自定義網格節點數量；

二、S1面流體域計算

根據網格節點位置坐標求解各節點位置上的曲率，求解S1面流體域并計算各節點位置上的流量，根據各節點位置上流量是否完全符合真實流面的流量，重定位各節點位置，重定位流面后，繼續求解S1面流體域和各節點位置上的流量，直至各節點位置上流量完全符合真實流面的流量；

三、S2面網格耦合劃分

根據S1面求解節點位置，任取S1面上一真實的流面，進行網格劃分，S2面節點位置上的厚度，根據S1面求得的真實流面厚度插值求取，實現S1面和S2面耦合網格劃分；

四、S2面流體域計算

求解S2流體域的流函數，進而反推出整個流體域的運動特性參數；

五、后處理

以云圖、矢量圖的形式顯示流場的運動特性參數，以線圖方式顯示運動特性參數隨著坐標軸的變化趨勢，并輸出二維流動仿真報告。

作為優選，所述的步驟二中，采用流線曲率法和網格節點間耦合技術求解S1面流體域并計算各節點位置上的流量。

作為優選，所述的步驟二中，重定位時為了防止計算發散和震蕩，采用數值阻尼技術和防震蕩技術，以穩定算法和加快收斂速度。

作為優選，所述的步驟四中，采用流函數法求解S2面流體域的流函數。