[发明专利]一种基于多相流模型的结圈分析方法及系统

权利要求书

1.一种基于多相流模型的结圈分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将构建的回转烧结装置几何模型内部作为控制区域，以获取的回转烧结装置运行时的工艺参数作为模型初始条件，采用二方程雷诺平均湍流模型构建所述控制区域中气固混合物的流场模型，在所述控制区域中选取一预期会发生结圈的第一位置，利用浸入式固体边界方法，建立所述第一位置的结圈在所述流场模型中所产生的用于表征结圈的尺寸和形状的源项，得到所述第一位置发生结圈时所述气固混合物的初始压强场和初始速度场；

S2、基于所述流场模型构建所述控制区域中气固混合物的欧拉多相流模型，计算流场中各位置的多相流组分系数，计算所述控制区域中气固混合物的等效密度；

S3、将所述等效密度用于修正所述步骤S1中的流场模型，并获得所述控制区域中气固混合物准确的压强场和速度场；

S4、根据所述气固混合物准确的压强场和速度场，计算所述气固混合物施加到回转烧结装置壳体上的压力和剪切力，对所述压力和剪切力进行傅里叶变换，得到在所述第一位置发生结圈时回转烧结装置的运转特征频率；

S5、在所述控制区域选取多个预期会发生结圈的位置，重复执行所述步骤S1-S4，计算在每一个位置发生结圈时所对应的回转烧结装置的运转特征频率，并构建回转烧结装置内部任意位置发生结圈时回转烧结装置的运转特征频率与结圈发生位置之间的函数关系；

S6、获取当前回转烧结装置振动传感器捕捉到的信号特征频率，基于所述函数关系，获取当前回转烧结装置的结圈发生位置。

2.如权利要求1所述的基于多相流模型的结圈分析方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S101、所述工艺参数包括入料种类、量以及鼓风机的压差；

步骤S102、基于所述入料种类和量，获取所述控制区域的气固混合物中的固体密度和初始气固组分系数，根据所述初始气固组分系数计算得到所述控制区域中气固混合物的初始等效密度；

步骤S103、根据湍流动能方程和湍流耗散率方程，以及所述气固混合物的初始等效密度，计算流场的湍流强度和湍流耗散度，并得到流场的湍流初始粘度和气固混合物综合粘度初始值；

步骤S104、设置固相工质的密度和气相工质的密度，根据所述流场的湍流初始粘度、气固混合物的初始等效密度、源项、混合物综合粘度初始值以及流场模型的控制方程，得到所述第一位置发生结圈时回转烧结装置内气固混合物的初始压强场和初始速度场。

3.如权利要求2所述的基于多相流模型的结圈分析方法，其特征在于，所述步骤S1中源项的构建步骤包括：

获取所述第一位置的结圈在所述控制区域的空间集合；

计算流场中的任意位置与所述空间集合的距离；

根据气-固边界的力传递函数所平滑的狄拉克函数和所述距离，计算流场中的任意位置受到所述第一位置结圈的所有空间集合的合力，该合力为所述第一位置的结圈在所述流场模型中所产生的源项。

4.如权利要求3所述的基于多相流模型的结圈分析方法，其特征在于，所述步骤S1中流场模型构建包括：

将所述控制区域划分成多个网格，计算每个网格的质量中心点的物理性质，所述物理性质包括所述控制区域中气固混合物的密度、速度、压强和粘度；

通过相邻网格之间物理性质的变化，计算所述物理性质中速度和压强的梯度；

基于所述计算得到的物理性质以及梯度，构建流场模型的控制方程。

5.如权利要求4所述的基于多相流模型的结圈分析方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

根据所述初始速度场和湍流场，计算所述欧拉多相流模型中的多相流组分系数，所述多相流组分系数为所述混合物中的固体所占的体积分数，所述混合物中的气体所占的体积分数为；

根据所述设置的固相工质的密度和气相工质的密度，以及所述多相流组分系数，计算所述控制区域中气固混合物的等效密度。