一种重力堆积结构和随机泡沫结构的构建方法技术

本发明专利技术提供一种重力堆积结构和随机泡沫结构的构建方法，包括：在离散元软件中输入初始化参数；由离散元软件得到单元体形变值；确定单元体的虚构边界、接触搜索与检测，形成堆积床数据信息；根据堆积床数据信息确定各单元体对应画图指令；在Gambit软件中建立堆积床实体；通过Gambit软件将堆积床实体中的气、固相反转得到泡沫结构实体；在Gambit软件中对两种实体建模生成网格数据；将网格数据导入Fluent软件，得到两种实体的比表面积和孔隙率。该方法满足现有堆积模型构建方式不具有的位置随机性；确保生成的堆积床实体或泡沫结构实体与实际材料高度相似；能快速实现虚拟堆积中堆积床和泡沫结构的仿真和再现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于三维建模领域，涉及一种重力堆积结构和随机泡沫结构的构建方法，用于仿真多孔介质结构生成过程的三维建模。
技术介绍
燃料的燃烧是人类获取能源的主要途径，但目前全世界面临着燃烧污染严重和化石能源枯竭两大挑战。如何减少燃烧排放和提高燃烧效率已成为当前燃烧领域的两大热点课题，为此国内外学者提出了各种新型的燃烧技术。近二十年来，多孔介质燃烧技术[MujeebuMA,AbdullahMZ,AbuBakarMZ,etal,JournalofEnvironmentalManagemen,2009,90:2287-2312]以其超绝热、低污染等突出特点引起学术界的广泛关注，有可能成为近期、甚至相当长时间内解决这些问题的一项重要技术，为开发和设计新型高效清洁燃烧系统提供了一条广阔的新途径。多孔介质内的燃烧又称为过滤燃烧，是指采用多孔介质材料取代自由空间，使可燃混合气或燃油蒸汽经固体多孔介质或颗粒堆积床，在类似于过滤情况下发生的燃烧。过滤燃烧是自然界和工程中广泛存在的一种燃烧现象，其广泛性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重力堆积结构和随机泡沫结构的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，在离散元软件LIGGGHTS中，输入初始化参数，所述的初始化参数包括堆积堆积单元体几何特征、单元体材料力学性质、堆积床区域的几何特征、壁面硬度、下落高度和下落区面积；(1)堆积单元体几何特征利用rand随机函数定义单元体大小，设定单元体特征尺寸，随机生成不同大小的单元体，多个单元体构建成堆积床，堆积床处理后生成具有随机孔隙大小的泡沫结构；所述的单元体为长方体或椭球体，长方体三棱比例固定，椭球轴间比例固定；所述的长方体最大棱长为0.8mm‑1.2mm；椭球体长轴长度为0.8mm‑1.2mm；(2)用离散元软件LIGGGH...

【技术特征摘要】
1.一种重力堆积结构和随机泡沫结构的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在离散元软件LIGGGHTS中，输入初始化参数，所述的初始化参数包括堆积堆积
单元体几何特征、单元体材料力学性质、堆积床区域的几何特征、壁面硬度、下落高度和下
落区面积；
(1)堆积单元体几何特征
利用rand随机函数定义单元体大小，设定单元体特征尺寸，随机生成不同大小的单元
体，多个单元体构建成堆积床，堆积床处理后生成具有随机孔隙大小的泡沫结构；所述的单
元体为长方体或椭球体，长方体三棱比例固定，椭球轴间比例固定；所述的长方体最大棱长
为0.8mm-1.2mm；椭球体长轴长度为0.8mm-1.2mm；
(2)用离散元软件LIGGGHTS定义单元体材料力学性质，所述的力学性质包括硬度和弹
性形变率；
(3)堆积床区域的几何特征
在离散元软件LIGGGHTS中，将堆积床区域设置为长方体或圆柱体，设定堆积床区域的
几何尺寸，堆积床区域的几何尺寸大于单元体最大特征尺寸的4倍；
(4)在离散元软件LIGGGHTS中，定义堆积床区域壁面硬度、单元体下落高度和下落区域
面积；当堆积床区域为长方体时，单元体的下落高度高于长方体最大边长的1.5倍，当堆积
床区域为圆柱体时，单元体的下落高度高于圆柱体轴向长度的1.5倍，单元体下落后随机分
布；所述的下落区域面积小于堆积床区域的截面积，大于单元体的最大截面积；
第二步，在离散元软件LIGGGHTS中设定重力、浮力、磁场力、范德瓦尔力的力场模型，建
立力平衡方程；结合单元体材料力学性质，对每个时间步长中单元体受力变形分析，得到随
时间变化的单元体形变值；
第三步，通过离散元软件LIGGGHTS，将单元体的虚构边界设置为球体边界，使非球体结
构的最大截面积与虚构边界的最大截面积相等；单元体按初始化参数下落，在单元体下落
过程中采用格子模型搜索方式，检测单元体是否存在接触及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏升，姜霖松，吴丹，史俊瑞，索少一，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21