[发明专利]汽车行业机加工厂房车间的气流速度预测方法

说明书

本发明公开了一种汽车行业机加工厂房车间的气流速度预测方法，包括采用计算流体力学模拟软件对设定工况速度场进行模拟，得到不同工况下的速度场网格数据并对其进行本征正交分解；得到的一组本征正交基作为基函数，并计算得到模态系数，对待预测速度场气流速度数据进行函数展开；将模态系数通过线性插值法插值，得到连续条件变化下的机加工厂房环境速度场变化矩阵。本发明通过CFD模拟方法获取预测气流速度，根据预测速度采用本征正交分解的方法，得到模态系数，再对速度场进行重构，耗费少量的时间，就能应对多种的边界条件，且可以得到边界条件连续变化下的速度场变化规律；运用线性插值法，得到连续变化条件下的速度场变化规律。

技术领域

本发明涉及一种暖通空调空间内气流速度预测方法，尤其涉及一种汽车行业机加工厂房车间的气流速度预测方法。

背景技术

CFD(Computational Fluid Dynamics)，即计算流体动力学。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。它是将流体力学的控制方程中积分、微分项近似地表示为离散的代数形式，使其成为代数方程组，然后通过计算机求解这些离散的代数方程组，获得离散的时间/空间点上的数值解。计算流体力学的基本特征是数值模拟和计算机实验，它从基本物理定理出发，在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。随着计算机的迅猛发展，CFD也得到了飞速发展，相比于费时耗材的实验，CFD无疑提供了一个节约时间、节省金钱且操作安全的方式。

汽车行业的机加工领域可以通过预测厂房车间内的速度场，然后调节暖通空调等送风使车间内环境速度更均匀，优化加工工艺。但目前在暖通空调领域的CFD模拟，仅能在已知送风工况的情况下确定气流速度分布，且由于汽车行业机加工厂房车间内复杂的内部结构以及繁多的内扰量，CFD模拟需要耗费大量的时间，且只能应对给定的边界条件，无法得到边界条件连续变化下的速度场变化规律。因此，需要一种简单快速预测连续边界条件变化下的机加工厂房车间气流速度变化的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车行业机加工厂房车间的气流速度预测方法，在未知来流送风情况下预测空间气流速度分布。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种汽车行业机加工厂房车间的气流速度预测方法，包括如下步骤：S1：采用CFD模拟软件对待预测的速度场进行气流速度模拟，获取环境气流速度样本数据；S2：对步骤S1中得到的环境气流速度样本数据沿X、Y、Z三个相互垂直的方向分解为三组样本速度分量数据；S3：对步骤S2中得到的每组样本速度分量数据进行处理得到对应的速度分量矩阵；S4：对速度分量矩阵进行处理得到自协方差矩阵；S5：对自协方差矩阵进行本征正交分解，得到的一组本征正交基；将该正交基作为基函数，对速度分量数据进行函数展开计算得到模态系数；S6：将模态系数通过线性插值法重构，得到连续变化条件下的速度分量数据；S7：将三组速度分量数据进行矢量合成，得到连续变化条件下的速度场气流速度变化规律。

进一步地，所述步骤S1包括：S11：在CFD模拟软件中建立待预测场地的模型；S12：在模型中对场地进行网格划分，并设定网格位置；S13：设定N种送风工况，对应模拟得到每种送风工况下每个网格的气流速度数据作为环境气流速度样本数据，所述环境气流速度样本数据包括一一对应的送风工况、网格位置和气流速度数据，所述气流速度数据采用ASCII码表示。

进一步地，所述步骤S13包括：获取部分工况的实测环境气流速度数据与模拟得到的相应工况下对应网格气流速度数据进行对比，校验模拟得到的气流速度数据的可靠性，将校验后的气流速度数据作为环境气流速度样本数据。

进一步地，所述步骤S3包括：将样本速度分量数据通过数据处理程序导入到_ex_cel文件中形成速度分量矩阵，所述速度分量矩阵的横坐标代表网格的位置，纵坐标代表送风工况，矩阵中的数据为对应送风工况下对应网格位置的速度分量数据。