[发明专利]用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法

权利要求书

1.一种用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法，所述锥形阀芯位于减压阀中，其特征在于，包括：

S1：将待模拟的三维锥形阀芯前后流道简化为轴对称的二维模型，并对二维模型进行结构化网格划分；

S2：用FLUENT软件建立锥形阀芯前后流道的流场瞬态计算模型，阀芯在流体力、摩擦力、弹簧弹力和重力的作用下会沿着轴线方向作直线运动；

S3：根据动力学理论，建立阀芯的运动方程；

S4：在FLUENT软件中进行二维瞬态流场计算，计算当前时间步中作用在阀芯两端的流体力；

S5：在流场下一时间步的瞬态流场计算开始前，在UDF中利用计算得到的作用在阀芯两端的流体力，再根据阀芯的运动方程，计算阀芯在当前时间步中发生的振动位移；

S6：根据S5中的振动位移计算结果，按照给定的方法，计算每个网格节点的移动距离，并更新阀芯整个流道的流体域中相关网格节点的坐标值，并以更新后的流体域网格为基础进行下一时间步的瞬态流场计算；

步骤S1中，二维模型的整个流道流体域的网格划分均采用四边形结构化网格，划分步骤为：

S11：在二维模型中，将整个流道的流体域划分为入口直管道区、出口直管道区、间隙区、入口过渡区和出口过渡区5个子流体域；其中入口直管道区、出口直管道区、间隙区的子流体域均为矩形，而入口过渡区和出口过渡区的子流体域均为截角三角形；

S12：以间隙区子流体域作为基础块，然后将该基础块中与阀芯边界平行的一组对边分别向两个过渡区进行延伸，直至达到两个过渡区的子流体域边界，将每个过渡区分别划分为两个块；

S13：然后再以所述对边与每个过渡区流体域边界的两个交点为起点，分别沿垂直于该起点所在的直管道区子流体域边界的方向继续延伸，直至达到直管道区另一侧的子流体域边界，将入口直管道区划分为两个块，而出口直管道区划分为三个块；

S14：再将每个过渡区中的三角形块进行Y型2D块切分，然后以切分后新生成的且不位于整个流道的流体域边界上的每个顶点为起点，分别沿垂直于该起点所在的块边界的方向继续延伸，所述块边界不包含Y型2D块切分过程中新产生的三条分割线，直至达到整个流道的流体域边界，完成整个流道的流体域中块的划分；

S15：根据整个流道的流体域中划分的所有块，对每个区域进行网格划分，其中间隙区的网格节点进行网格加密处理，形成加密网格，同时两个过渡区和两个直管道区中也对应形成加密网格；间隙区的网格节点在垂直边界线和沿边界线两个方向上均保持等距离分布。

2.根据权利要求1所述的用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法，其特征在于，步骤S1中用ICEM软件对二维模型进行结构化网格划分。

3.根据权利要求1所述的用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法，其特征在于，步骤S3中，阀芯为刚体，且只有沿着轴线方向的一个运动自由度，阀芯的运动方程包括流体力、摩擦力、重力及弹簧弹力，其中流体力由FLUENT软件计算得到的压力数据进行积分求得。

4.根据权利要求1所述的用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法，其特征在于，步骤S4中，利用FLUENT软件计算作用在阀芯上的流体力，计算结果保存在FLUENT软件的UDF接口中。

5.根据权利要求1所述的用于运动锥形阀芯小间隙二维流场计算的动网格更新方法，其特征在于，步骤S5中，在FLUENT软件的UDF接口中利用S4计算得到的作用在阀芯两端的流体力，根据S3中建立的阀芯运动方程计算当前时间步阀芯的位移，同时将当前时间步结束时的状态向量保存在另一个数据文件中，作为下次计算的初始状态向量。