[发明专利]一种截面速度均匀的流道结构设计方法

权利要求书

1.一种截面速度均匀的流道结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在流场入口和出口间建立流道，设流道入口为速度入口，建立初始流道模型；

S2、用有限体积法求出流体在整个流道内的速度分布；

S3、将流道截面最大速率与流体速度阈值进行比较，不满足条件返回迭代，并修改外流道结构，直至满足条件，输出外流道形状；

S4、将相邻两次流道截面速度均匀性进行比较，不满足条件返回迭代，并修改内流道结构，直至满足条件，输出内流道形状。

2.如权利要求1所述的截面速度均匀的流道结构设计方法，其特征在于，所述流道截面最大速率与流体速度阈值进行比较，包括如下步骤：

S31、作样条点向流道壁垂直方向的投影，依次连接两壁面上相应投影点，绘制成N个流道截面，统计N个流道截面上的速度分布；

S32、通过移动样条点实现对外流道修改，外壁样条点的移动方向为垂直于流道壁向外，扩张外壁面，以增加流道面积；内壁样条点的移动方向为垂直于流道壁向内，扩张内壁面，以减小流道面积；每次样条点的移动距离为入口宽度的0％-X％，其中，N-1是X的倍数；

S33、统计第n流道截面的流体速度最大值，记为V_n，其中1＝n＝N，设置流体速度阈值为V_α，当max{V_n}V_α时，对{V₁,V_n,…,V_N}中的流体速度进行从大到小排序，第n截面流体速度排名对应的序号为m，其中，1＝m＝N；第n截面的样条点垂直于外流道壁向外移动入口宽度为：扩张外壁面；完成扩张外壁面后，重新计算流体在整个流道内的速度分布，当第j次第n截面的流体速度最大值满足max{V^j_n}＝V_α，进行步骤S4，并以第j次完成的扩张外壁面为输出外流道形状；否则重新计算流体在整个流道内的速度分布，并继续扩张外壁面。

3.如权利要求2所述的截面速度均匀的流道结构设计方法，其特征在于，所述相邻两次流道截面速度均匀性进行比较包括：完成步骤S33后，统计流体在整个流道内的速度分布，计算第n截面上的速度均匀性为C_vn，其中1＝n＝N，速度均匀性的公式如下：

式中，C_v为速度均匀性，σ_v为流体速度标准偏差，为截面流体速度的平均值；对{C_v1,C_vn,…,C_vN}中的速度均匀性由大到小进行排序，第n截面流体速度均匀性排名对应的序号为m，其中，1＝m＝N；第n截面的样条点垂直于内流道壁向内移动入口宽度的扩张内壁面；计算第i次第n截面的流体在整个流道内的速度均匀性为Cⁱ_vn，当第i次第n截面满足Cⁱ_vnC^i-1_vn时，以i-1次的内流道壁向内移动的尺寸作为第n截面的内流道形状；接着对剩余N-1个截面重复测量，当所有截面均满足Cⁱ_vnC^i-1_vn时，输出内流道形状。