[發明專利]一種基于多相流模型的結圈分析方法及系統

有效

• 申請號: 202011524117.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112270145B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 水沛;尹旭曄
• 申請（專利權）人: 浙江中自慶安新能源技術有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 杭州鈐韜知識產權代理事務所(普通合伙) 33329
• 代理人: 趙杰香;唐靈

1.一種基于多相流模型的結圈分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、將構建的回轉燒結裝置幾何模型內部作為控制區域，以獲取的回轉燒結裝置運行時的工藝參數作為模型初始條件，采用二方程雷諾平均湍流模型構建所述控制區域中氣固混合物的流場模型，在所述控制區域中選取一預期會發生結圈的第一位置，利用浸入式固體邊界方法，建立所述第一位置的結圈在所述流場模型中所產生的用于表征結圈的尺寸和形狀的源項，得到所述第一位置發生結圈時所述氣固混合物的初始壓強場和初始速度場；

S2、基于所述流場模型構建所述控制區域中氣固混合物的歐拉多相流模型，計算流場中各位置的多相流組分系數，計算所述控制區域中氣固混合物的等效密度；

S3、將所述等效密度用于修正所述步驟S1中的流場模型，并獲得所述控制區域中氣固混合物準確的壓強場和速度場；

S4、根據所述氣固混合物準確的壓強場和速度場，計算所述氣固混合物施加到回轉燒結裝置殼體上的壓力和剪切力，對所述壓力和剪切力進行傅里葉變換，得到在所述第一位置發生結圈時回轉燒結裝置的運轉特征頻率；

S5、在所述控制區域選取多個預期會發生結圈的位置，重復執行所述步驟S1-S4，計算在每一個位置發生結圈時所對應的回轉燒結裝置的運轉特征頻率，并構建回轉燒結裝置內部任意位置發生結圈時回轉燒結裝置的運轉特征頻率與結圈發生位置之間的函數關系；

S6、獲取當前回轉燒結裝置振動傳感器捕捉到的信號特征頻率，基于所述函數關系，獲取當前回轉燒結裝置的結圈發生位置。

2.如權利要求1所述的基于多相流模型的結圈分析方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

步驟S101、所述工藝參數包括入料種類、量以及鼓風機的壓差；

步驟S102、基于所述入料種類和量，獲取所述控制區域的氣固混合物中的固體密度和初始氣固組分系數，根據所述初始氣固組分系數計算得到所述控制區域中氣固混合物的初始等效密度；

步驟S103、根據湍流動能方程和湍流耗散率方程，以及所述氣固混合物的初始等效密度，計算流場的湍流強度和湍流耗散度，并得到流場的湍流初始粘度和氣固混合物綜合粘度初始值；

步驟S104、設置固相工質的密度和氣相工質的密度，根據所述流場的湍流初始粘度、氣固混合物的初始等效密度、源項、混合物綜合粘度初始值以及流場模型的控制方程，得到所述第一位置發生結圈時回轉燒結裝置內氣固混合物的初始壓強場和初始速度場。

3.如權利要求2所述的基于多相流模型的結圈分析方法，其特征在于，所述步驟S1中源項的構建步驟包括：

獲取所述第一位置的結圈在所述控制區域的空間集合；

計算流場中的任意位置與所述空間集合的距離；

根據氣-固邊界的力傳遞函數所平滑的狄拉克函數和所述距離，計算流場中的任意位置受到所述第一位置結圈的所有空間集合的合力，該合力為所述第一位置的結圈在所述流場模型中所產生的源項。

4.如權利要求3所述的基于多相流模型的結圈分析方法，其特征在于，所述步驟S1中流場模型構建包括：

將所述控制區域劃分成多個網格，計算每個網格的質量中心點的物理性質，所述物理性質包括所述控制區域中氣固混合物的密度、速度、壓強和粘度；

通過相鄰網格之間物理性質的變化，計算所述物理性質中速度和壓強的梯度；

基于所述計算得到的物理性質以及梯度，構建流場模型的控制方程。

5.如權利要求4所述的基于多相流模型的結圈分析方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

根據所述初始速度場和湍流場，計算所述歐拉多相流模型中的多相流組分系數，所述多相流組分系數為所述混合物中的固體所占的體積分數，所述混合物中的氣體所占的體積分數為；

根據所述設置的固相工質的密度和氣相工質的密度，以及所述多相流組分系數，計算所述控制區域中氣固混合物的等效密度。