[发明专利]一种涂装烘干室气流温度场仿真计算方法

权利要求书

1.一种涂装烘干室气流温度场仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S110、根据待模拟的烘干室空间结构和工件空间结构建立三维简化封闭空间模型；

步骤S120、对所建立的烘干室三维几何模型和工件模型进行网格划分；

步骤S130、建立所述烘干室内部流场和温度场的数学模型；

步骤S140、根据烘干室各区域空气入口边界条件参数，编制UDF控制程序，定义数学模型边界条件；

步骤S150、根据所述的边界条件参数求解出所述的特性参数，以获得所述流场特性和温度场特性。

2.根据权利要求1所述的一种涂装烘干室气流温度场仿真计算方法，其特征在于：步骤S110中建立三维简化封闭空间模型包括以下步骤：

步骤S1101、确定模拟烘干室气流喷嘴位置的空间三维结构；

步骤S1102、确定模拟烘干室几何三维结构模型；

步骤S1103、确定模拟工件空间三维结构模型；

步骤S1104、确定模拟工件与烘干室喷嘴位置相对关系。

3.根据权利要求1所述的一种涂装烘干室气流温度场仿真计算方法，其特征在于：步骤2中进行网格划分包括以下步骤：

步骤S1201、对确定模拟的烘干室和工件表面几何结构进行简化处理；

步骤S1202、采用ICEM-CFD、Hyper mesh、Meshing软件进行几何模拟，而后进行非结构化网格划分；

步骤S1203、基于气流喷嘴和工件表面网格尺寸小于烘干室几何整体网格尺寸，对工件表面格子进行细化。

4.根据权利要求1所述的一种涂装烘干室气流温度场仿真计算方法，其特征在于：步骤S130中的数学模型的建立包括以下步骤：

步骤S1301，选取传热模型：

传热计算满足能量守恒定律，该定律可表述为：微元体中能量的增加率等于进入微元体的净热流量加上体力与面力对微元体所做的功，通过求解能量方程来解决传热问题,能量方程的具体形式如下：

式中E为总能量，k_eff为有效导热率，ρ为密度，为组分j的扩散通量，v为流体速度，p为压强，T为温度，h为显焓，S_h为体积热源；

步骤S1302，选取湍流模型：

基于烘干室内气体流速远小于声速，仿真计算中把空气视为不可压缩理想流体，烘干室内空气流动情况十分复杂，存在大量涡流，须按照湍流流动处理，因此选择标准的k-ε湍流模型，标准k-ε模型是典型的两方程模型，是在湍流的时均连续方程和Reynolds方程的基础上，再建立一个湍动能k的输运方程和一个关于湍动能耗散率E的方程，这样便形成了k-ε两方程模型，具体形式如下：

式中G_k为层流速度梯度产生的湍动能项，G_b为浮力产生的湍动能项，Y_M为可压缩流动中湍流脉动膨胀到全局流程中对耗散率的贡献项，C₁、C₂、C₃为常量，σ_k为k方程的湍流普朗特数，σ_ε为ε方程的湍流普朗特数，S_k为湍流动能项，S_ε为湍流耗散源项；

步骤S1303，设定导热壳体模型：

工件外壳网格模型为面网格,即在网格模型中忽略了其实际工件壁厚，计算中通过将工件外壳设置为Thin-Wall边界条件对壁厚和导热系数进行定义,Thin-Wall计算模型以代替体网格计算模型，网格质量和计算效率将大幅度提高。