[发明专利]加热炉内导热流体仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算流体力学技术领域，更具体地，涉及一种加热炉内导热流体仿真方法。

背景技术

目前国内外传统CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体力学，简称CFD)研究方法，例如CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、CFdesign、6SigmaDC等，通常都需要前处理模块划分网格，以供后续程序进行计算，而划分网格一般耗时很长、并且整个操作过程非常复杂。

发明内容

本发明提供一种加热炉内导热流体仿真方法，用于克服现有技术的缺陷，旨在简化操作过程、缩短仿真运算时间。

为实现上述目的，本发明提供一种加热炉内导热流体仿真方法，包括：

根据待模拟的加热炉及位于所述加热炉内的坯料的空间结构，建立三维仿真模型；

根据预设的参数对所述三维仿真模型进行LBM(Lattice Boltzmann Method，格子玻尔兹曼法，以下简称LBM)求解；

根据LBM的求解结果进行LBM后处理，实现加热炉内部热传导流体及温度的连续仿真。

所述根据待模拟的加热炉及位于所述加热炉内部的坯料的空间结构，建立三维仿真模型包括：

确定待模拟的加热炉的平焰烧嘴的三维仿真模型；

确定待模拟的加热炉炉体及位于所述加热炉炉体内的坯料的三维仿真模型。

优选地，所述确定模拟的加热炉的平焰烧嘴的三维仿真模型包括：

在SolidWorks环境中按照设定参数建立平焰烧嘴的三维仿真模型，将平焰烧嘴的三维仿真模型导入Xflow中；

在Xflow环境中进行LBM仿真实验；

调整平焰烧嘴的安装参数，使得仿真实验中火焰形状趋于平焰烧嘴实际工作时的火焰形状。

优选地，所述确定模拟的加热炉的炉体及坯料的三维仿真模型包括：

根据所述待模拟的加热炉炉体的空间结构以及所述平焰烧嘴的安装参数，在SolidWorks环境中建立加热炉炉体的三维结构；

根据所述待模拟的坯料的空间结构及所述坯料与所述加热炉炉体的相对位置关系，在SolidWorks环境中建立坯料的三维结构；

对建立的加热炉炉体及坯料的三维结构表面进行简化处理；

对建立的加热炉炉体的三维结构中没有空气流经的部位进行封闭处理。

优选地，所述根据预设的参数对所述三维仿真模型进行LBM求解包括：

根据所述三维仿真模型生成格子；

将所述三维仿真模型中平焰烧嘴三维仿真模型和坯料三维仿真模型的格子细化；

将所述坯料三维仿真模型的格子再次细化；

根据坯料的热物理参数和设定的时间参数，进行求解计算；

在根据定义的求解目标值的稳定性判断求解结果收敛时，导入所述求解结果。

本发明提供的加热炉内导热流体仿真方法，首先根据加热炉及位于加热炉内的坯料的空间结构建立三维仿真模型，然后根据坯料的属性等设定参数，并根据预设的参数对三维仿真模型进行LBM求解，最后再根据LBM的求解结果进行LBM后处理，实现加热炉内部热传导流体及温度的连续仿真；实现对钢坯等坯料加热过程的仿真，由于LBM体系在运算过程中不需要网格，因此节省了大量划网格的时间，大大缩短了仿真时间，同时物理背景清晰，操作实现简单，具有巨大的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例一的提供的加热炉内导热流体仿真方法的流程图；

图2为本发明实施例一中加热炉的三维仿真模型的示意图；

图3为本发明实施例一中坯料及加热炉的三维仿真模型的示意图；

图4为图1中步骤S10的细化流程图；

图5为发明实施例一中平焰烧嘴的结构示意图；

图6为发明实施例一中平焰烧嘴三维仿真模型的示意图；

图7为图4中步骤S11的细化流程图；

图8为图4中步骤S12的细化流程图；

图9为图1中步骤S20的细化流程图；

图10为图9中步骤S21中加热炉及坯料三维仿真模型的格子生成示意图；

图11为图10的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。