[發明專利]一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法

在審

• 申請號: 202010700476.1
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111783253A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 孫道宗;王衛星;賴俊桂;占旭銳;宋淑然;楊明欣
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：根據風送式噴霧機的幾何模型，建立三維仿真模型；

S2：讀取建立好的三維仿真模型，進行網格劃分；

S3：對風送式噴霧機進行數值模擬，根據風送式噴霧機實測的進口速度或者進口壓力設置相應的仿真邊界條件進行仿真計算，得到風送式噴霧機的各種云圖以及風機的性能參數；

S4：根據得到的云圖以及風機的性能參數，分析得到合理的結構參數變化范圍，再繼續改變結構參數進行仿真模擬，最終根據仿真計算的結果與預期設計指標接近或者達到時，即為完成風送式噴霧機結構參數優化設計。

2.根據權利要求1所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，風送式噴霧機的幾何模型包括風送式噴霧機的風筒長度、寬度、形狀，葉片安裝角度的結構參數。

3.根據權利要求1所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，在進行三維仿真模型建立時，對風送式噴霧機的結構進行簡化，對一些非常細小的細節部件以及圓角、倒角、薄壁面進行簡化，對具有一定弧度的，利用3D掃描儀進行掃描。

4.根據權利要求1所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，網格劃分的方法包括如下步驟：

在ANSYS Meshing模塊中讀取建立好的模型，先進行整體網格劃分，將整體網格尺寸大小設置為5mm，整體網格劃分完后，再將Size Function設置為Proximity and Curvature的方式對網格進行局部加密，將網格尺寸設置為3mm，整體網格采用六面體非結構化網格；最后進行邊界層網格劃分，邊界層采用四面體結構化網格，設置邊界層數為5層。

5.根據權利要求1所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，所述步驟3中仿真計算的方法為：

湍流黏度：

式中，μ_eff＝μ+μ_t，G_k是由于平均速度梯度引起的湍動能產生，G_b是由于浮力影響引起的湍動能產生；Y_M為在可壓縮流動中，湍流脈動膨脹對總的耗散率的影響，α_k，α_ε分別為湍動能和耗散率的有效普朗特的倒數，C_μ是一個常數，為0.0845，p為壓力，k為湍流動能項，u_i為i方向上的動量，x_i為x空間上的i方向分量，x_j為x空間上的j方向分量，ρ表示氣體密度，ε為湍流耗散率，t為時間，C_1s、C_2s、C_3s為三個常數項，表示經驗常數，R為一個函數項，μ為標準k-ε湍流模型的湍流黏度，μ_t表示湍流黏度。

6.根據權利要求1所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，利用后處理軟件Tecplot查看仿真結果的云圖，主要關注風機的壓力、速度、湍流強度云圖，并且讀取Fluent計算完成后的風機的扭矩、出口體積流率數據，基于上述數據得到風送式噴霧機的各種性能參數，綜合各種性能輸出參數對風機性能進行評價。

7.根據權利要求6所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，利用現有的風送式噴霧機模型對仿真模型進行驗證，根據實測的出口風速、風壓參數與仿真模型出口的風速、風壓進行對比，證明仿真模型和仿真設置的合理性。

8.根據權利要求7所述的一種基于CFD的風送式噴霧機結構參數優化設計方法，其特征在于，改變風送式噴霧機的結構參數，總結結構參數變化對風機性能的影響。