[發(fā)明專利]一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810520794.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108763741A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭克紅;汪傳生;付平
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法，其預(yù)測步驟如下：步驟一：建立流固耦合模型；步驟二：通過耦合算法對管道中流體數(shù)值進(jìn)行計算；步驟三：對耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；步驟四：通過數(shù)據(jù)對流固耦合數(shù)值預(yù)測。該一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法，通過建立了簡支輸流管道流固耦合傳遞矩陣模型，提出了多跨輸流管道傳遞矩陣遞推建模方法與長管道振動判據(jù)，進(jìn)一步形成了固支數(shù)計算模型，并結(jié)合仿真分析，凝煉了固支數(shù)優(yōu)化的理論基礎(chǔ)和原則。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流固耦合數(shù)值預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法。

背景技術(shù)

流固耦合力學(xué)是流體力學(xué)與固體力學(xué)交叉而生成的一門力學(xué)分支，它是研究變形固體在流場作用下的各種行為以及固體位形對流場影響這二者相互作用的一門科學(xué)。流固耦合力學(xué)的重要特征是兩相介質(zhì)之間的相互作用，變形固體在流體載荷作用下會產(chǎn)生變形或運(yùn)動。變形或運(yùn)動又反過來影響流，從而改變流體載荷的分布和大小，正是這種相互作用將在不同條件下產(chǎn)生形形色色的流固耦合現(xiàn)象。傳統(tǒng)的液體在軟管中流動時，不能有效的對耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，從而使得管道在使用時會造成振動，從而影響管體的使用安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法，以解決現(xiàn)有的技術(shù)缺陷和不能達(dá)到的技術(shù)要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種液壓軟管流固耦合數(shù)值預(yù)測方法，其預(yù)測步驟如下：步驟一：建立流固耦合模型；步驟二：通過耦合算法對管道中流體數(shù)值進(jìn)行計算；步驟三：對耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；步驟四：通過數(shù)據(jù)對流固耦合數(shù)值預(yù)測。

優(yōu)選的，所述建立流固耦合模型：建立流固耦合模型：第一步：建立管道模型ADINA-native方式幾何建模，分析方式選擇為隱式瞬態(tài)算法；管道模型選取直管，支撐方式：輸入端為固定支撐，中間為均布固定支撐，輸出端為簡支支撐；中間支撐數(shù)依據(jù)仿真條件選定；管道離散為9節(jié)點(diǎn)式殼單元，并假設(shè)為小變形，選擇網(wǎng)格密度為定長值；最后，在確認(rèn)約束的正確性與網(wǎng)格劃分的合理性后，加上流固耦合的限制條件；第二步建立流體模型：流體模型的建立，先在User界面應(yīng)用模塊ADINA-F，并勾選FSI；然后點(diǎn)Model菜單，定義特殊流體；流體單元為四面體的三維流體單元，與管道單元相反，流體單元假設(shè)為大變形，流體相對應(yīng)的管道選擇無滑移模型。

優(yōu)選的，所述通過耦合算法對管道中流體數(shù)值進(jìn)行計算：采用分區(qū)迭代求解，在同一時間步內(nèi)依次對CFD方程和計算固體學(xué)方程求解，通過交換固體域和流體域在流固耦合面的數(shù)據(jù)得到收斂結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)耦合求解；弱流固耦合算法的基本框架由氣動載荷映射、更新的CFD氣動模型、種植迭代、耦合界面位移映射、收斂、CFD求解器和CSD求解器組成，其中氣動載荷映射、更新的CFD氣動模型、種植迭代、耦合界面位移映射和收斂為流體域和結(jié)構(gòu)域的數(shù)據(jù)交換接口模塊，用來連接CSD求解器和CFD求解器。

優(yōu)選的，所述對耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行采集：流體域與固體域計算平臺無縫連接的實(shí)現(xiàn)對流固耦合數(shù)值的分析，采用MPCCI數(shù)據(jù)交換平臺，實(shí)現(xiàn)CFD與CSD之間的數(shù)據(jù)交換；以MPCCI為數(shù)據(jù)交換平臺的耦合系統(tǒng)，采用弱耦合方式時，在數(shù)據(jù)傳遞過程中對固體和流體分別進(jìn)行求解，在耦合界面上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換從而對耦合數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。