[发明专利]一种混合充氧设备驱动结构优化方法

权利要求书

1.一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建不同结构的混合充氧设备驱动结构的三维模型；所述充氧设备的三维模型包括水流上升筒(2)，与水流上升筒(2)连接的喉管(5)，与喉管(5)连接的出水延伸筒(4)，设在出水延伸筒(4)内并与出水延伸筒(4)之间形成曝气室的搅拌器(1)，设在出水延伸筒(4)上方的水流导流板(3)；

步骤2：将三维模型分为转子区和定子区，以建立三维模型的计算区域模型；

步骤3：对计算区域模型进行网格划分，生成网格文件；

步骤4：将网格文件导入Fluent软件，并进行水量提升特性计算；

步骤5：对计算结果进行分析，得出最优的混合充氧设备驱动结构设计方案。

2.根据权利要求1所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述步骤1中构建不同结构的混合充氧设备驱动结构是指所构建的混合充氧设备驱动结构的搅拌器(1)的叶片与水平面的夹角不同，所构建的混合充氧设备驱动结构其搅拌器(1)的叶片外缘至出水延伸筒(4)的水平间距不相同，且所构建的混合充氧设备驱动结构的出水延伸筒(4)的扩散倾角也不相同。

3.根据权利要求1所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述步骤2中搅拌器(1)所覆盖的区域为转子区，水流上升筒(2)、喉管(5)以及出水延伸筒(4)所覆盖的区域为定子区。

4.根据权利要求1所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述步骤2中，转子区采用旋转参考系而定子区则采用静止参考系来建立计算区域模型。

5.根据权利要求1所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述步骤3中采用六面体结构化网格对计算区域模型进行划分。

6.根据权利要求1所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，步骤4中进行水量提升特性计算包括以下内容：

a、对网格进行检查，最小网格体积需大于0；

b、在Fluent软件中选择非稳态模型和Presure-Based求解器，并在Presure-Based求解器中设置Z轴方向的重力加速度为-9.81m/s²；

c、在Fluent软件中选择湍流模型；

d、在Fluent软件中将转子区和定子区的材料均设置为水，转子区motion type设置为旋转坐标系并设置转速；

e、设置边界条件，将转子区中搅拌器设置为moving wall，设置motion选项为相对速度Relative to Adjacent Cell Zone，运动形式为绕Z轴转动，且相对速度设置为0；

f、创建转子区和定子区的交界面；

g、将动量方程、湍动能K以及湍动能耗散率ε采用一阶迎风格式进行离散，并采用SIMPLEC算法对水流压力和水流速度进行耦合计算；

h、流场初始化，对水流压力和水流速度进行迭代计算，直至水流压力和水流速度的残差达到10^-3，得到计算结果；

i、使用CFD-Post及Tecplot软件，对计算结果进行后处理。

7.根据权利要求6所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述c中的湍流模型为k-ε模型。

8.根据权利要求6所述的一种混合充氧设备驱动结构优化方法，其特征在于，所述e中设置边界条件包括搅拌器(1)设置为运动壁面，水流上升筒(2)、喉管(5)、出水延伸筒(4)以及水流导流板(3)设置为静止壁面。