[发明专利]一种基于CFD数值模拟的流体设备阻力优化算法

说明书

本发明涉及一种基于CFD数值模拟的流体设备阻力优化算法，包括如下步骤：建立流体设备单元库；建立流体设备单元库中各种流体设备单元的CFD模型，根据各流体设备单元的CFD模型分别得到其流量和阻力之间的对应关系；获取组成待测流体设备的流体设备单元，以及各流体设备单元的数量和连接顺序；根据流量以及各流体设备单元流量和阻力之间的对应关系计算出各流体设备单元的阻力；根据待测流体设备中各流体设备单元连接顺序将其阻力叠加，得到待测流体设备的阻力。本发明所提供的技术方案只需要得到其中各流体单元的数量和连接方式即可计算出其阻力，从而解决现有技术中在计算流体设备阻力时工作效率低的问题。

技术领域

本发明属于流体设备阻力计算基数领域，具体涉及一种基于CFD数值模拟的流体设备阻力优化算法。

背景技术

目前流体系统大都是由管道、阀门以及主设备组合而成，流体系统中工质流动的动力通常来自于泵或压缩机，并且与其他部件产生的流动阻力匹配。因此在流体设备设计阶段，为了动力设备选型的可靠性，需要对流体设备的阻力进行预估。

CFD是计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)的简称，是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科，它从计算方法出发，利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似解。CFD兴起于20世纪60年代，随着90年代后计算机的迅猛发展，CFD得到了飞速发展，逐渐与实验流体力学一起成为产品开发中的重要手段。

采用CFD软件计算流体设备阻力的方法是建立流体设备的CFD模型，然后结合流量和流体设备的CFD模型计算流体设备的阻力。因此这种计算流体阻力的方法，每次流体设备的结构发生变化时都需要建立新的流体设备CFD模型，需要大量的时间成本，工作效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CFD数值模拟的流体设备阻力优化算法，以解决现有技术中在计算流体设备阻力时工作效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于CFD数值模拟的流体设备阻力优化算法，包括如下步骤：

(1)建立流体设备单元库；

所述流体设备单元库中存储有多种用于组成流体设备的流体设备单元；

(2)建立流体设备单元库中各种流体设备单元的CFD模型，根据各流体设备单元的CFD模型分别得到其流量和阻力之间的对应关系；

(3)获取组成待测流体设备的流体设备单元，以及各流体设备单元的数量和连接顺序；

(4)根据流量以及各流体设备单元流量和阻力之间的对应关系计算出各流体设备单元的阻力；

(5)根据待测流体设备中各流体设备单元连接顺序将其阻力叠加，得到待测流体设备的阻力。

进一步的，建立流体设备单元的CFD模型的方法包括如下步骤：

建立流体设备单元的几何模型；

对各流体设备单元的几何模型进行网格划分；

将网格划分后的流体设备单元的几何模型导入CFD软件中，得到流体设备单元的CFD模型。

进一步的，根据流体设备单元的CFD模型得到流体设备单元流量和阻力之间对于关系的方法为：从流体设备单元的CFD模型中选取设定数量的流量值和与各流量值对应的阻力值；将各流量值和阻力值拟合，得到流体设备单元流量和阻力之间的关系。

进一步的，将流体单元各流量值和阻力值拟合时，所采用的拟合公式为：

F/L＝a₀+a₁(Q/s)+a₂(Q/s)²