[發(fā)明專利]汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間的氣流速度預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110873470.9
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113569502B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳照;趙新紅;陳雷田;王非
• 申請（專利權(quán)）人: 上海安悅節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 袁亞軍

本發(fā)明公開了一種汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間的氣流速度預(yù)測方法，包括采用計算流體力學(xué)模擬軟件對設(shè)定工況速度場進(jìn)行模擬，得到不同工況下的速度場網(wǎng)格數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行本征正交分解；得到的一組本征正交基作為基函數(shù)，并計算得到模態(tài)系數(shù)，對待預(yù)測速度場氣流速度數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)展開；將模態(tài)系數(shù)通過線性插值法插值，得到連續(xù)條件變化下的機(jī)加工廠房環(huán)境速度場變化矩陣。本發(fā)明通過CFD模擬方法獲取預(yù)測氣流速度，根據(jù)預(yù)測速度采用本征正交分解的方法，得到模態(tài)系數(shù)，再對速度場進(jìn)行重構(gòu)，耗費(fèi)少量的時間，就能應(yīng)對多種的邊界條件，且可以得到邊界條件連續(xù)變化下的速度場變化規(guī)律；運(yùn)用線性插值法，得到連續(xù)變化條件下的速度場變化規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種暖通空調(diào)空間內(nèi)氣流速度預(yù)測方法，尤其涉及一種汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間的氣流速度預(yù)測方法。

背景技術(shù)

CFD(Computational?Fluid?Dynamics)，即計算流體動力學(xué)。CFD是近代流體力學(xué)，數(shù)值數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是一門具有強(qiáng)大生命力的交叉科學(xué)。它是將流體力學(xué)的控制方程中積分、微分項近似地表示為離散的代數(shù)形式，使其成為代數(shù)方程組，然后通過計算機(jī)求解這些離散的代數(shù)方程組，獲得離散的時間/空間點(diǎn)上的數(shù)值解。計算流體力學(xué)的基本特征是數(shù)值模擬和計算機(jī)實(shí)驗(yàn)，它從基本物理定理出發(fā)，在很大程度上替代了耗資巨大的流體動力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在科學(xué)研究和工程技術(shù)中產(chǎn)生巨大的影響。隨著計算機(jī)的迅猛發(fā)展，CFD也得到了飛速發(fā)展，相比于費(fèi)時耗材的實(shí)驗(yàn)，CFD無疑提供了一個節(jié)約時間、節(jié)省金錢且操作安全的方式。

汽車行業(yè)的機(jī)加工領(lǐng)域可以通過預(yù)測廠房車間內(nèi)的速度場，然后調(diào)節(jié)暖通空調(diào)等送風(fēng)使車間內(nèi)環(huán)境速度更均勻，優(yōu)化加工工藝。但目前在暖通空調(diào)領(lǐng)域的CFD模擬，僅能在已知送風(fēng)工況的情況下確定氣流速度分布，且由于汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間內(nèi)復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及繁多的內(nèi)擾量，CFD模擬需要耗費(fèi)大量的時間，且只能應(yīng)對給定的邊界條件，無法得到邊界條件連續(xù)變化下的速度場變化規(guī)律。因此，需要一種簡單快速預(yù)測連續(xù)邊界條件變化下的機(jī)加工廠房車間氣流速度變化的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間的氣流速度預(yù)測方法，在未知來流送風(fēng)情況下預(yù)測空間氣流速度分布。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種汽車行業(yè)機(jī)加工廠房車間的氣流速度預(yù)測方法，包括如下步驟：S1：采用CFD模擬軟件對待預(yù)測的速度場進(jìn)行氣流速度模擬，獲取環(huán)境氣流速度樣本數(shù)據(jù)；S2：對步驟S1中得到的環(huán)境氣流速度樣本數(shù)據(jù)沿X、Y、Z三個相互垂直的方向分解為三組樣本速度分量數(shù)據(jù)；S3：對步驟S2中得到的每組樣本速度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到對應(yīng)的速度分量矩陣；S4：對速度分量矩陣進(jìn)行處理得到自協(xié)方差矩陣；S5：對自協(xié)方差矩陣進(jìn)行本征正交分解，得到的一組本征正交基；將該正交基作為基函數(shù)，對速度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)展開計算得到模態(tài)系數(shù)；S6：將模態(tài)系數(shù)通過線性插值法重構(gòu)，得到連續(xù)變化條件下的速度分量數(shù)據(jù)；S7：將三組速度分量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量合成，得到連續(xù)變化條件下的速度場氣流速度變化規(guī)律。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括：S11：在CFD模擬軟件中建立待預(yù)測場地的模型；S12：在模型中對場地進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并設(shè)定網(wǎng)格位置；S13：設(shè)定N種送風(fēng)工況，對應(yīng)模擬得到每種送風(fēng)工況下每個網(wǎng)格的氣流速度數(shù)據(jù)作為環(huán)境氣流速度樣本數(shù)據(jù)，所述環(huán)境氣流速度樣本數(shù)據(jù)包括一一對應(yīng)的送風(fēng)工況、網(wǎng)格位置和氣流速度數(shù)據(jù)，所述氣流速度數(shù)據(jù)采用ASCII碼表示。

進(jìn)一步地，所述步驟S13包括：獲取部分工況的實(shí)測環(huán)境氣流速度數(shù)據(jù)與模擬得到的相應(yīng)工況下對應(yīng)網(wǎng)格氣流速度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，校驗(yàn)?zāi)M得到的氣流速度數(shù)據(jù)的可靠性，將校驗(yàn)后的氣流速度數(shù)據(jù)作為環(huán)境氣流速度樣本數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述步驟S3包括：將樣本速度分量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理程序?qū)氲?Sub>ex_cel文件中形成速度分量矩陣，所述速度分量矩陣的橫坐標(biāo)代表網(wǎng)格的位置，縱坐標(biāo)代表送風(fēng)工況，矩陣中的數(shù)據(jù)為對應(yīng)送風(fēng)工況下對應(yīng)網(wǎng)格位置的速度分量數(shù)據(jù)。