[发明专利]一种验证离心泵网格质量与计算精度关系的方法

权利要求书

1.一种验证离心泵网格质量与计算精度关系的方法，其特征在于，具体步骤为：

（A）通过对离心泵进行外特性试验，获得离心泵的扬程、效率数据；

（B）生成试验泵模型的四面体网格，定义为第k套网格，将该套网格进行CFD数值计算并记录网格中各节点的速度值，定义为第k套网格数值解；

（C）按照1.2比值增加网格单元数，定义为第k+1套网格，将该套网格进行CFD数值计算并记录网格中各节点的速度值，定义为第k+1套网格数值解；

（D）采用三维线性插值算法将k+1套网格数值解映射到k套网格数值解中，获得第k+1套网格在第k套网格中相应的数值解；

（E）通过下面公式计算第k+1套网格数值解与第k套网格数值解的速度相对误差                                               ；，其中V_k，i为第k套网格节点i的速度，V_k+1，i为第k+1套网格映射后在节点i处的速度，N为k套网格节点总数；

（F）如果小于给定的误差值ε=2%，那么就认为第k套网格为“候选”网格，否则重复前面e步骤；

（G）将k套网格计算得到的扬程和效率结果与试验的扬程和效率进行对比，其中杨程采用相对误差而效率采用绝对误差，

扬程相对误差：           ， 式中：H为计算扬程H_e为试验扬程，

效率绝对误差：         ，式中：η为计算效率η_e为试验效率

当扬程相对误差和效率绝对误差均小于3%时，则认为该套网格的计算结果为该问题的网格独立解；

（H）通过公式，获得不完善网格中各单元质量， 式中：V表示四面体的体积；L_ij表示顶点标号为i、j的四面体的边长；S_i表示三角形的面积；；

（I）采用三维线性插值算法将不完善网格数值解映射到独立网格数值解中，获得网格独立解网格在该套套网格中相应的数值解，获得不完善网格数值解中各单元相对于独立解的速度相对误差值；

（J）将不完善网格中所有单元质量以及相对于独立解的速度相对误差值建立一个数据库，且单元质量与速度相对误差值一一对应；

（K）按照单元的速度相对误差由小到大顺序方式对数据库中的数据重新排列，且单元质量与其相对应的速度相对误差值重新排列；

（L）将该数据库分为15-30个区间，计算各个区间的单元质量以及速度相对误差值的平均值，即采用平均值形式统计区间的数据，速度相对误差与单元质量都取区间的平均值，接着以各个区间内速度相对误差值的平均值为横坐标，各个区间内单元质量的平均值为纵坐标，获得网格质量与计算精度之间的关系。

2.根据权利要求1所述的一种验证离心泵网格质量与计算精度关系的方法，其特征在于，所述步骤D将k+1套网格的数值解映射到k套数值解中，获得第k+1套网格在第k套网格中相应数值解，具体过程如下：

（a）将k套网格中的所有节点的坐标存储到Φ₁中；

（b）将k+1套网格中的所有节点的坐标和第k+1套网格数值解中各节点的速度值存储到Φ₂中；

（c）依次读取Φ₁中的节点P，并以该节点为球心，R为半径，找出Φ₂中所有位于该球内的节点，如果Φ₂中存在于P点重合的节点，则将其速度值存储到Ω中，并接着执行步骤（7）；

（d）判断位于球内节点的个数，如果小于给定值N，则继续增加区间，即将球的半径R按照比值1.05倍进行增加，直到位于球内的节点数大于N为止；

（e）如果位于球内的节点数大于N，那么只取离节点P最近的N个节点；

（f）采用三维线性插值算法计算出节点P在k+1套网格相同位置的速度值，并将其存储到Ω中；

（g）重复（3）到（6），直到Φ₁中没有节点为止;

其中R和N为预先给定值，从模型尺寸以及计算精度考虑，本文推荐取R=0.015m，N=20。