[发明专利]一种确定任意管型多孔板流阻的方法

摘要

本发明提出一种确定任意管型多孔板流阻的方法。通过仿真实验数值拟合的方法来实现，借助流场仿真软件计算一系列不同开孔率管型对应的压力损失。为了确定压力损失与流阻的关系，建立相应管型小孔的多孔介质模型，通过该模型一方面可建立压力损失与流阻的关系，另一方面可解决小开孔率多孔板的计算资源问题。以压力损失为纽带建立一定管型多孔板的开孔率与流阻的关系。该方法扩展了管型设计的自由度，为设计一定管型多孔板小孔的排布设计提供了设计依据，在管道设计的工程应用上有广阔的应用前景。

主权项

一种确定任意管型多孔板流阻的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：根据具体工程要求建立一定管型多孔板的流体模型，该模型针对商业流体分析软件，该模型中的小孔直径为可变量；第二步：以圆柱多孔板在商业流体软件中建立的圆柱多孔板为实际模型，通过商业流体软件中基本的设置操作，根据实际要求设置入口端 ，入口端流速，出口端及出口端压力参数，仿真计算圆柱多孔板流体流速方向前后面S1和S2的平均压力，由商业流体软件计算并给出S1面与S2面的平均压力差，S1面与圆柱多孔板内表面的距离d1设置为(0.4～1)D,S2与圆柱多孔板外表面的距离d2设置在(0.4～1)D,其中D为多孔板的厚度；第三步：改变圆柱多孔板的开孔率y，改变小孔的直径或小孔的个数，圆柱多孔板上的小孔，设小孔直径为d，小孔个数为n,多孔板表面积为S,则开孔率y＝(nπd2/4)/S<0.5,建立几组不同开孔率模型，重复第二步操作步骤计算S1面和S2面的平均压力差；第四步：建立与步骤二相对应的圆柱多孔板等效多孔介质模型，建立的多孔介质模型的数学表达式为：其中▽p为多孔介质模型的等效压力损失，Cj为多孔板的流阻，ρ为流经多孔板流体的密度，ν为流体流经多孔板的速度，j为直角坐标三维空间的三个方向；在商业流体软件中通过基本设置调整一系列多孔介质的流阻值来仿真计算S1面和S2面的平均压力差；第五步：根据步骤四计算的不同流阻对应的S1面和S2面的平均压力差，任意管型多孔板的流阻与对应计算的平均压力差符合函数C＝axb+t关系，其中C为多孔板流阻，x为压力差，a、b和t为待定参数，由给定的流阻和计算的压力差，通过最小二乘数值拟合的方法确定a、b和t值，即Σ(C‑Cf)2＝min, 其中Cf为给定的多孔板流阻值，min为最小值；第六步：将步骤三中各开孔率对应的平均压力差代入步骤五拟合的公式C＝axb+t中，计算压力损失对应的流阻值，任意管型多孔板的流阻和开孔率满足函数C＝fyk+r关系,其中y为多孔板开孔率，f、k和r为待定参数，由计算的流阻和相应的步骤三中开孔率的值，通过数值拟合的方法确定f、k和r值，其中数值拟合的方法采用最小二乘拟合方法，即Σ(C‑Cf)2＝min,其中，min为最小值。