[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

说明书

本发明公开了一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，涉及流场分布评价技术领域，主要目的是提供一种有助于优化流动调整器的设计，简化流动调整器的设计流程，缩短设计周期的基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，可作为流场分布的评价标准，也可以作为流动调整器设计与优化的参考依据。本发明的一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，通过仿真模拟三维气体流动模型，可以大大降低实验研究成本，缩短研究时间，大幅提高流动调整器设计周期时效，通用性强，对计算模型没有特殊要求，可针对所有类型的扰流件及流动调整器进行仿真模拟，分析流场分布状态，进而评价流动调整器的整流效果。

技术领域

本发明涉及流场分布评价技术领域，尤其涉及一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法。

背景技术

流量计的准确计量很大程度上取决于流场的充分发展。理想条件下，进入流量计的气体流态应是对称的、充分发展的速度分布状态。要准确计量，须避免将流量计安装在有明显旋涡或不对称流动分离等非充分发展湍流的地方，在天然气流量计量中占据优势的超声流量计，对流场分布的要求尤其严格，只有在充分发展的流场状态下，超声流量计才能获得稳定、正确的测量结果，由于管路设计或场地限制等原因，流量计现场使用过程中的直管段长度往往不能满足要求。在流量计上游安装流动调整器是解决这一问题的有效方法之一，流动调整器可以消除旋涡及横向流等管道内的扰流，缩短流量计准确计量所需的直管段长度。

但目前流动调整器的种类繁多，没有可以通用的流动调整器类型，通常不同厂家、不同类型的流量计都配有不同类型的流动调整器，对于不同的调制器，目前没有统一的评定流场分布的评价方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，主要目的是提供一种有助于优化流动调整器的设计，简化流动调整器的设计流程，缩短设计周期的基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，可作为流场分布的评价标准，也可以作为流动调整器设计与优化的参考依据。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种基于计算流体动力学的流场分布的评价方法，该方法包括：

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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述夹角为15°、30°、45°、60°或90°中任意一个。

进一步的，根据以下公式计算速度α，通过公式表示如下：