[发明专利]一种基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法

权利要求书

1.一种基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、选取含上下游流道的橄榄形流量计结构为优化对象，根据橄榄形流量计外形尺寸，建立橄榄形流量计几何模型；

步骤2、在橄榄形流量计外形尺寸参数中选取四个对性能影响较大的参数作为影响因素，根据每个影响因素的取值范围均匀选取五个不同的水平参数；

步骤3、根据步骤2选取的水平参数，利用Minitab软件选择适合的正交表，将选取的水平参数填入正交表内，生成25个试验方案的正交实验表；

步骤4、按照步骤3生成的正交表内的水平参数，对步骤1中建立的几何模型参数进行建模，得到对应试验方案橄榄形流量计内部流道模型，再对内部流道模型进行网格参数的设置；

步骤5、将步骤4中得到的对应网格模型进行fluent参数设置，分别对25个试验方案进行数值模拟，选择测量点坐标，通过数值模拟结果获取所需试验数据，计算压损率δp/Δp，即永久压损与差压的比值；

步骤6、将步骤5得到的模拟数据分别进行压损率的信噪比分析和方差分析；

步骤7、根据步骤6确定优选方案，比较优选方案的性能曲线，确认优化成果。

2.根据权利要求1所述基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法，其特征在于：步骤2中，四个所述影响因素为：腰长L、直径比β＝d/D，其中d为腰部直径，D为流量计流道内径、锥体长度h、圆弧曲度AC＝x/c，范围0-1，当AC＝0时圆弧为直线型双腰锥结构，当AC＝1时圆弧与腰长相切，为最小圆弧半径；c表示经过直线的中垂线到最小圆弧半径的距离，x表示经过直线中垂线到所取圆弧半径的距离。其中，腰长L选取水平为0,20,40,60,80mm；圆弧曲度AC选取水平为0.4,0.55,0.70,0.85,1.00；直径比β(0＜β＜1)选取水平为0.6,0.64,0.68,0.72,0.76；锥体长度h选取水平为30,50,70,90,110mm。

3.根据权利要求1所述基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法，其特征在于：步骤4中，所述对步骤1中建立的几何模型参数进行修改的具体方法步骤是：首先，调用SolidWorks对几何模型参数进行修改生成对应几何模型；其次，将生成的对应几何模型导入至ANSYS软件的Workbench中，再对得到的对应几何模型使用ANSYS的mesh功能模块进行网格划分，将生成的四面体网格转换为多面体网格以减少网格数量；在橄榄形流量计的中间等直径段壁面与附近管壁处分别设置边界层参数，保证边界层计算的准确性。

4.根据权利要求1所述基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法，其特征在于：步骤5中，使用fluent作为CFD软件对不同方案分别进行数值模拟实验，计算在相同流速条件下的压损率。

5.根据权利要求1所述基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法，其特征在于：步骤6中，所述的信噪比分析的具体内容和方法是：

根据压损率δp/Δp，假设压损率δp/Δp为随机变量y，则优化的目的是希望y越小越好，故优化过程中静态质量特性信噪比设置为望小特性，信噪比计算公式如下：

S/N＝-10log(∑(Y²)/n)。