[發明專利]基于Fluent流體仿真技術優化阻垢器的方法及系統

在審

• 申請號: 202210184797.X
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114611385A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 徐燁飛;葉天寶
• 申請（專利權）人: 江蘇極能低碳科技有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06F113/08
• 代理公司: 南京中擎科智知識產權代理事務所(普通合伙) 32549
• 代理人: 黃智明

本發明公開了基于Fluent流體仿真技術優化阻垢器的方法及系統，涉及阻垢器的技術領域，旨在解決對阻垢器外形及內置芯片結構的設計通常難以結合各種因素綜合判斷和分析結構對流體介質力學狀態影響的問題。其技術方案要點是利用Gambit構建阻垢器模型，網格化阻垢器模型，指定流體進出邊界；將阻垢器模型導入Fluent軟件中，設定控制方程、控制參數、物性參數和流體進出條件，迭代計算并進行收斂性檢驗，輸出可視化結果；分析和判斷通過阻垢器的流體模擬情況，根據流體模擬情況調整阻垢器結構。本發明通過模型結構差異引起的參數差異判斷與分析結構對流體介質力學狀態的影響，對結構設計或優化方向給出基于數值模擬技術的理論指導。

技術領域

本發明涉及阻垢器的技術領域，尤其是涉及一種基于Fluent流體仿真技術優化阻垢器的方法及系統。

背景技術

功能合金材料阻垢器發揮阻垢效能的關鍵除了材料本身外，還與流體介質與材料的接觸程度密切相關。在設計阻垢材料芯片形狀以及阻垢材料芯片組時，流體流動應同時滿足以下條件：①應有足夠的與芯片的接觸時間；② 應與芯片保持最大的接觸面積；③ 應保持均勻分布的紊態流場狀態；④ 應獲得盡可能均勻的壓力分布；⑤應獲得盡可能小的壓降。

但是目前對阻垢器外形及內置芯片結構的設計通常難以結合各種因素綜合判斷和分析結構對流體介質力學狀態的影響，因此無法對阻垢器的結構設計提供準確理論指導，該問題有待解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于Fluent流體仿真技術優化阻垢器的方法及系統，采用Fluent流體仿真技術對阻垢器進行流體模擬實驗，為阻垢器結構材料和結構涉及提供理論指導，以保證阻垢器設計的合理性。

本發明的上述發明目的一是通過以下技術方案得以實現的：

一種基于Fluent流體仿真技術優化阻垢器的方法，包括以下步驟：

利用Gambit構建阻垢器模型，網格化阻垢器模型，指定流體進出邊界；

將阻垢器模型導入Fluent軟件中，設定控制方程、控制參數、物性參數和流體進出條件，迭代計算并進行收斂性檢驗，輸出包括壓力云圖、流速云圖和流線圖的可視化結果；

結合壓力云圖、流速云圖和流線圖分析和判斷通過阻垢器的流體模擬情況，根據流體模擬情況調整阻垢器結構。

本發明進一步設置為：利用Gambit構建阻垢器模型包括以下步驟：

構建多個阻垢器模型，并對每個阻垢器模型分別定義標識號，標識號包含有對應阻垢器具有的所有部件特征代號，防垢器的不同部位均對應有多個部件特征。

本發明進一步設置為：針對同一阻垢器模型多次設定不同控制參數、物性參數和流體進出條件，分別進行迭代計算和收斂性檢驗，輸出可視化結果并獲得流體模擬情況，對比多次流體模擬情況，獲得不同阻垢器模型對應的最佳流體參數條件，或者在同一流體參數條件下的最佳阻垢器模型。

本發明進一步設置為：對比多次流體模擬情況包括以下步驟：

對流體模型情況從多個方面進行評價，將評價結果作為樣本利用自組織神經網絡的聚類算法，找尋樣本中的內在規律，歸納總結不同特征部件及其結合對流體模型情況的影響結果。

本發明進一步設置為：根據不同部件及其結合對流體模型情況的影響結果調整阻垢器結構。

本發明進一步設置為：通過壓力云圖，觀察孔道內壓強差異，輔助判斷紊流區域、死水區域分布特點，同時考察水頭損失。

本發明進一步設置為：通過流速云圖，觀察孔道內元流流速差異，判斷紊流區域、死水區域分布特點。

本發明進一步設置為：通過流線圖，觀察孔道內元流沿水流方向的流線間流速差異，判斷水隨壁面改變時流動的響應情況。

本發明的上述發明目的二是通過以下技術方案得以實現的：