[发明专利]防护罩流场模拟分析

说明书

本发明公开了防护罩流场模拟分析，包括几何建模、网格划分、仿真实验和结果处理；几何建模，采用CATIA进行机器人防护罩圆筒型防护罩与锥筒型防护罩的几何模型建立；网格划分采用ICEM‑CFD对圆筒型防护罩与锥筒型防护罩两种防护罩几何模型分别进行边界的命名；本发明采用三维软件建模CATIA进行机器人防护罩的几何模型建立，简化系统模型，减小计算量的同时保证仿真实验的准确性网格划分，网格的划分以及网格的输出，是其后Fluent进行仿真的重要基础，合适的网格尺寸能够减少网格数量，从而加快之后的分析速率；利用ICEM强大的非结构网格功能，能够极大地缩短网格生成周期，兼顾质量与效率；良好的网格质量能够保证结果的精度。

技术领域

本发明涉及模拟分析技术领域，具体为防护罩流场模拟分析。

背景技术

目前1000℃热轧钢坯从流水线工艺的热辐射、流场对喷码机器人防护罩的影响颇大，热轧钢坯在此温度下对整个车间的热辐射，热轧钢坯温度的衰减速率，以及高温热轧钢坯都可能会对喷码系统造成较大影响，而实地进行数据检测繁琐成本较高；

本分析方法通过建立机器人圆筒型和锥筒型两种防护罩模型，准确有效的网格划分，以及详细的参数的设置，利用Fluent软件再对机器人圆筒型和锥筒型两种防护罩进行流场数值分析，通过合理喷码位置及该位置的对应温度，以及作为参考的热对流空气流速这些热辐射所分析的结果，从而对所建立的圆筒型防护罩和锥筒型防护罩两种防护罩进行绕流温度分析，进而区分那种结构对热辐射的效果更好。

发明内容

本发明的目的在于提供防护罩流场模拟分析，具有简化系统模型、减小计算量、提高仿真实验准确性、缩短网格生成周期、保证结果精确度的优点、解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：防护罩流场模拟分析，包括几何建模、网格划分、仿真实验和结果处理；

所述几何建模，采用CATIA进行机器人防护罩圆筒型防护罩与锥筒型防护罩的几何模型建立；

所述网格划分采用ICEM-CFD对圆筒型防护罩与锥筒型防护罩两种防护罩几何模型分别进行边界的命名，包括设置参数、生成网格与网格输出，所述设置参数分三步：a.机器人的全局网格最大参数设为16，边界层网格第一层参数设为0.5，总高为1.82；b.在防护罩的入口和出口在part mesh中设置网格参数为8，从而保证进出口网格质量，防止分析过程中出现不必要的问题；c.设置面网格尺寸，选择surface mesh setup，选中机器人中尺寸较小的面，设置其尺寸为4；所述网格输出，先保存网格，选择output命令中的输出求解器选择 select solver，选择ANSYS Fluent，点击apply；选择writer input输出网格，选择所生成的网格，点击Done输出网格，格式为.msh；

所述仿真实验，采用CFD软件Fluent进行仿真实验，Fluent中的湍流模型有单方程模型、双方程模型、雷诺应力模型和转捩模型；

所述边界条件设置，进口边界选择速度入口边界条件，参考热辐射分析中的自然对流情况下的空气流动情况，设入口流速为0.27m/s；

所述结果处理，采用可视化处理与数值化处理，可视化处理包括温度及流场可视化，所述数值化，在机器人表面上建立了一系列的点，两种防护罩模型点坐标均一致。

优选的，所述生成网格方法与步骤与钢坯网格相同，最终网格数量为 2236048，网格质量：最小质量0.179851,最大质量0.999284,平均质量 0.808810902092。

优选的，进行分网处理，利用ICEM CFD软件使网格质量只有均在0.1以上。

优选的，所述圆筒型防护罩模型建立利用创成式曲面设计，在定位好的点及面上建立直径600mm的圆，使用拉伸命令生成防护罩。