[發明專利]管路系統的流固耦合建模方法及裝置

有效

• 申請號: 201811523710.7
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109726454B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 張顯濤;劉偉;岳珠峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F113/14;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，包括：

按照管路系統的走向將所述管路系統劃分為依次排列的多個直管單元；

建立各個所述直管單元在流固耦合作用下的直管動力學模型；

建立全局坐標系并將所述直管動力學模型統一在所述全局坐標系；

在所述全局坐標系中，按照多個所述直管單元的排列順序組合所述直管動力學模型形成系統動力學模型；

其中，建立各個所述直管單元在流固耦合作用下的直管動力學模型，包括：

建立各個所述直管單元的局部坐標系；

基于所述局部坐標系建立各個所述直管單元的流固耦合振動方程；

根據活塞流模型建立流體的作用力方程；

根據歐拉伯努力梁理論，建立所述直管單元的軸向力方程、剪切力方程、扭矩方程以及彎矩方程；

結合所述流固耦合振動方程、所述作用力方程、所述軸向力方程、剪切力方程、扭矩方程以及彎矩方程，得到各個所述直管單元的直管動力學模型；

其中，建立全局坐標系并將所述直管動力學模型統一在所述全局坐標系，包括：

確定第k個直管單元的局部坐標系相對于第i個直管單元的局部坐標系的歐拉單位矢量和歐拉轉角，并根據方向余弦矩陣與歐拉軸及歐拉轉角的關系，得到第k個直管單元的局部坐標系相對于第i個直管單元局部坐標系的方向余弦矩陣，以確定各個所述直管單元的所述局部坐標系相對于所述全局坐標系的方向余弦矩陣；

根據所述方向余弦矩陣將所述直管動力學模型統一在所述全局坐標系中。

2.根據權利要求1所述的管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，所述管路系統包括直管部和/或彎管部，按照管路系統的走向將所述管路系統劃分為依次排列的多個直管單元，包括：

將所述管路系統中的每一直管部劃分為一個直管單元，將所述管路系統中的每一彎管部劃分為多個依次排列直管單元。

3.根據權利要求1所述的管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，所述局部坐標系包括第一笛卡爾坐標系，所述第一笛卡爾坐標系的原點為所述直管單元的一端面的中心點，x軸的方向與所述直管單元的軸向一致，通過所述原點并與所述x軸相互垂直的兩個軸為y軸以及z軸。

4.根據權利要求1所述的管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，所述全局坐標系包括第二笛卡爾坐標系，所述第二笛卡爾坐標系的原點為所述管路系統的一端面的中心點，x軸的方向與所述直管單元的軸向一致，通過所述原點并與所述x軸相互垂直的兩個軸為y軸以及z軸。

5.根據權利要求1所述的管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，按照多個所述直管單元的排列順序組合所述直管動力學模型形成系統動力學模型，包括：

按照多個所述直管單元的排列順序組合所述直管動力學模型，并加入邊界條件以形成所述系統動力學模型。

6.根據權利要求5所述的管路系統的流固耦合建模方法，其特征在于，所述邊界條件根據約束方式確定。