[发明专利]一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法

权利要求书

1.一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，其特征在于，包括：

建立扰流件、流动调整器和下游直管段的三维气体流动模型；

对三维气体流动模型进行网格划分，通过仿真计算获得管道内流体流场分布；

提取三维气体流动模型下游距离流动调整器出口距离为L的各个管道横截面上的流速分布状态，获得各截面中特定直径上各个节点处的三个方向上的速度的大小；

将三维气体流动模型中的流速分布与直管段中流速分布进行比较计算，判定仿真截面上的流速分布是否处于稳定状态；

计算距离流动调整器出口距离最近的处于稳定流动状态的横截面的长度L，根据L值的大小判断流动调整器的整流效果。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，通过仿真计算获得管道内流体流场分布包括：

设置流体材料的属性、边界类型和边界条件；

设置求解器方法和条件；

对设置内容进行初始化，计算获得管道内流体流场分布。

3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述获得各截面中特定直径上各个节点处的三个方向上的速度的大小包括：

取相互之间的夹角为15°的倍数的直径为特征直径；

获得流动调整器下游各个横截面上特征直径上各节点流速v_x'、v_y'、v_z'；

获得充分发展状态下的直管段上特征直径上的节点流速v_x、v_y、v_z。

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，

所述夹角为15°、30°、45°、60°或90°中任意一个。

5.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述判定仿真截面上的流速分布是否处于稳定状态包括：

根据以下公式计算速度α，通过公式表示如下：

式中，为入口流速；

如果流动调整器下游各个横截面上特征直径上各节点流速v_x'、v_y'、v_z'与充分发展状态下的直管段各个横截面上特征直径上各节点流速v_x、v_y、v_z之间的差值不大于α，则流动状态已达到稳定状态。

6.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述计算距离流动调整器出口距离最近的处于稳定流动状态的横截面的长度L包括：

判断距离流动调整器出口距离最近的处于稳定流动状态的横截面的长度L；

选取L＝nD，式中，n为管道直径的倍数，管道直径为D；

读取流动调整器下游L处的特征直径上所有节点的流体流速v_x'、v_y'、v_z'与充分发展状态下的直管段上特征直径上的节点流速v_x、v_y、v_z进行比较；

如果满足|v_x'-v_x|≤α、|v_y'-v_y|≤α、|v_z'-v_z|≤α的条件，则该截面处流体流速稳定，减小L值为(n-1)D；

如果不满足，则增加L值为(n+1)D。

7.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述根据L值的大小判断流动调整器的整流效果包括：

反复计算至L的变化值小于1D；

对应的直管段长度为流场分布达到充分发展状态所需的最短长度L_min。