[发明专利]射流清管器结构阻力计算方法及装置

权利要求书

1.一种射流清管器结构阻力计算方法，其特征在于，包括：

在射流清管器运动过程中，模拟射流清管器附近扰流流场，根据气体状态方程，构建射流清管器运动时扰动气体流动的三维数学模型；该三维数学模型描述射流清管器扰动的气体的流动状态；

对管道及射流清管器进行网格划分，建立三维网格模型，包括：

对所述射流清管器的简化三维实体模型结构表面划分为非结构网格；

将所述射流清管器的简化三维实体模型周围的管道空间分成多个对接区域，对所述多个对接区域划分为非结构网格；

在除了多个对接区域之外的管道区域，划分为结构网格；

设置所述三维网格模型的工况及边界条件以及所述射流清管器的初始运动条件；

基于所述三维网格模型、所述三维网格模型的工况和边界条件，以及所述射流清管器的初始运动条件，求解所述三维数学模型，得到射流清管器运动过程中所受的气动阻力；

基于射流清管器运动过程的受力分析，根据所述气动阻力，得到射流清管器结构阻力。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射流清管器扰动气体流动的三维数学模型包括：

其中，m表示射流清管器质量；V表示射流清管器运行速度；t表示射流清管器运行时间；p₁表示射流清管器尾端所受压力；p₂表示射流清管器首端所受压力；A表示射流清管器的横截面积；β表示管道倾角；F_c表示射流清管器与管壁的摩擦力。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述三维网格模型中的非结构网格设置成刚性网格，其中，所述刚性网格随清管器运动而运动，且运动过程中网格形状、相对位置、空间排序保持不变。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维网格模型的工况包括：

射流清管器扰动气体流动的计算域、气体输送量、管道类型以及管壁厚度其中之一或任意组合；

所述边界条件包括：

管道进口处气体流量及压力、管道出口处气体流量及压力、射流清管器的运动区域。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射流清管器的初始运动条件为所述管道内的气体的物性，包括：气体密度和气体压力。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

将输气管道内气体流动状态设置为湍流状态；

利用k-ε湍流模型模拟所述射流清管器扰动的气体流动状态。

7.一种射流清管器结构阻力计算装置，其特征在于，包括：

数学模型构建模块，用于在射流清管器运动过程中，模拟射流清管器附近扰流流场，根据气体状态方程，构建射流清管器运动时扰动气体流动的三维数学模型；该三维数学模型描述射流清管器扰动的气体的流动状态；

三维网格模型构建模块，用于对管道及射流清管器进行网格划分，建立三维网格模型，包括：

对所述射流清管器的简化三维实体模型结构表面划分为非结构网格；

将所述射流清管器的简化三维实体模型周围的管道空间分成多个对接区域，对所述多个对接区域划分为非结构网格；

在除了多个对接区域之外的管道区域，划分为结构网格；

参数设置模块，用于设置所述三维网格模型的工况及边界条件以及所述射流清管器的初始运动条件；

计算模块，用于基于所述三维网格模型、所述三维网格模型的工况和边界条件，以及所述射流清管器的初始运动条件，求解所述三维数学模型，得到射流清管器运动过程中所受的气动阻力；

数据分析模块，用于基于射流清管器运动过程的受力分析，根据所述气动阻力得到射流清管器结构阻力。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。