[發明專利]一種基于動網格和隨機函數預測飛灰顆粒沉積的方法

在審

• 申請號: 202111160215.6
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114036809A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 韓志敏;吳金奕;陳澤齊;張宏宇;楊鑫睿;徐志明
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京中南長風知識產權代理事務所(普通合伙) 11674
• 代理人: 穆麗紅

1.一種基于動網格和隨機函數預測飛灰顆粒沉積的方法，其特征在于，包括：

步驟1，根據隨機函數法確定顆粒沉積的位置，并且通過相應位置的臨界粘附角和臨界粘附速度判定顆粒是否沉積；

若顆粒沉積在管束表面，通過UDF中的動網格模型，根據沉積顆粒數量的多少，對網格的邊界進行相應高度的移動，模擬顆粒沉積的增長過程，并將數據信息存儲在UDM中；

步驟2，計算區域網格采用ICEM進行非結構化網格劃分，將網格模型導入Ansys-Fluent軟件中進行流場分析計算，并載入UDF，選擇湍流模型，進行計算；其中，入口邊界條件采用速度入口；出口邊界為壓力出口，顆粒在出口處逃逸；采用SIMPLE算法處理速度與壓力的耦合關系，連續、動量和能量方程均采用二階迎風差分格式；各方程的相對殘差控制小于10^-6時，結果收斂。

2.根據權利要求1所述的基于動網格和隨機函數預測飛灰顆粒沉積的方法，其特征在于，步驟1中網格節點的移動通過下述公式確定，分別是網格面j和j-1的法向向量，網格節點的移動方向由它們求和得出，公式如下：

式中，F(id)為沉積網格面面積，id為網格面索引號，m_dot為沉積顆粒質量，ρ_b為顆粒堆積密度。

3.根據權利要求1所述的基于動網格和隨機函數預測飛灰顆粒沉積的方法，其特征在于，步驟1中隨機函數法基于UDF中的用戶自定義儲存，包含以下三個假設：顆粒尺寸遠遠小于網格尺寸；顆粒呈圓球形且近似為剛體，不發生形變；顆粒數量足夠滿足概率統計；

顆粒進入當前網格并與網格內已沉積顆粒發生碰撞的概率G表示為：

其中，UDM是用戶自定義儲存，表示當前網格中已沉積顆粒的數量；A是顆粒當前撞擊網格的面積；隨機在[0,1]之前抽取一個數x，如果xG則顆粒與清潔壁面發生碰撞，反之則顆粒與沉積層發生碰撞；區間左端點0表示表面完全清潔，右端點1表示完全被顆粒覆蓋；

顆粒沉積的判斷，根據不同模型存在兩個臨界速度，一個是清潔表面的臨界速度u_cr1，另一個是沉積層臨界速度u_cr2；同時存在兩個實際碰撞角度，一個是清潔表面臨界速度θ_cr1，另一個是沉積層臨界速度θ_cr2：

當顆粒與清潔表面碰撞時，即xG時，如果u_inu_cr1和θ_iθ_cr1，則顆粒沉積，存入UDM；否則，顆粒反彈；

當顆粒與沉積層碰撞時，即xG時，如果u_inu_cr2且θ_iθ_cr2，則顆粒沉積，存入UDM；否則，顆粒反彈。