[发明专利]模具水加热的快速计算方法及模温机参数计算的方法

权利要求书

1.一种模具水加热的快速计算方法，其特征在于，对描述模具水加热过程的数学原模型通过相似变换得到相似模型，对相似模型进行仿真，可以快速得到模具水加热的模具温度。

2.根据权利要求1所述的一种模具水加热的快速计算方法，其特征在于，模具水加热过程数学原模型由加热水运动的数学模型和模具加热的数学模型组成；

加热水运动的数学模型可以用流体基本控制方程和相应的边界条件来描述，其基本方程一般形式：

连续性方程：

动量守恒方程：

能量守恒方程：

式中，x,y,z∈Ω_f,0≤t≤β，Ω_f为流体加热水的定义域；p、ρ_f、T_f分别代表流体的压力、密度与温度，u、v、w表示速度在三个坐标轴方向的分量；S_u、S_v、S_w、S_T为三个坐标轴方向的广义源项和粘性耗散项；μ、λ、Cp分别为流体的动力粘度、导热系数与比热容，▽²是拉普拉斯微分算子；

模具加热的数学模型可以用固体热传导基本方程和相应的边界条件来描述，如下：

其中：x,y,z∈Ω_g,0≤t≤β，Ω_g为模具的定义域；T为固体温度，t为时间，为拉普拉斯微分算子，q_s为热源强度，λ为导热系数，ρ_g为固体密度，c为固体比热容。

3.根据权利要求1所述的一种模具水加热的快速计算方法，其特征在于，相似模型的建立包括如下步骤：

步骤1)加热水运动相似变换。将实际的模具加热时间域[0,□]变换为相似模型的加热时间域[0,α□]，空间域保持不变，对加热水运动的数学模型进行相似变换，同时用时间域变换中的变换系数α对加热水密度、加热水速度进行相似变换，获得相似模型下的流体密度与流体速度；

步骤2)被加热模具相似变换：用步骤1)相同的时间域变换的变换系数α，保持空间域不变，对模具加热的数学模型进行相似变换，同时固体的比热容用步骤1)时间域变换中的变换系数进行相似变换；

步骤3)对步骤1)、步骤2)变换得到的相似模型采用与原模型相同的CAE仿真分析软件仿真求解。

4.根据权利要求3所述的一种模具水加热的计算方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：对公式(1)-(3)所描述的加热水流动基本方程的时间域进行变换，即相似变换是对时间变量进行变换，表达式如下：

t₁＝αt (5)

其中α为变换系数且α＜1，假设模具加热时间为[0,□]，则变换后的时间仿真域为[0,α□]。

变换后的基本方程为：

为便于变换计算中区分，分别以下标f、g表示流体与固体二类变量，而相似模型的变量以下标1区分原模型的变量；

对流体域来说只要保证雷诺数Re不变，即可保证原模型与相似模型解的一致性，如式(9)；流体速度、流体密度的相似变换，见式(10)与(11)；其中式(9)表明变换后的加热水流速小于1；式(10)中U是水流速的模，具体见式(12)；

Re＝ρ_fUL/μ＝ρ_f1U₁L/μ (9)

U₁＝αU (10)

ρ_f1＝ρ_f/α (11)