用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及农业节水灌溉设备技术领域，尤其涉及一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置。其中，方法主要包括以下步骤：建立相邻滤片间流道的第一结构模型，对第一结构模型进行数值模拟计算，以确定流道的第一流道参数；根据第一流道参数，预设流道修正项；根据流道修正项，通过分形算法对第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；对第二结构模型进行可靠性验证。装置主要包括建模单元、修正单元和验证单元。该方法及装置能够缩短设计制造周期，降低设计成本，其优化设计出的滤片流道结构具有很好的过滤效果，有效降低过滤产生的水头损失；同时该方法和装置还可以可靠地、低消耗地验证结构设计的有效性。

Method and device for designing filter passage structure for laminated filter

The invention relates to the technical field of agricultural water-saving irrigation equipment, in particular to a method and a device for the design of a filter channel structure for a laminated filter. The method includes the following steps: first to build the mathematical model of adjacent filter between the channel, to simulate the structure of the first model, the first flow parameters to determine the channel; according to the first preset channel flow parameter correction; according to channel correction, through fractal algorithm computational domain boundaries for the first iteration of the model structure in order to get the second amendment structure model; to verify the reliability of the structure of second models. The device mainly comprises a modeling unit, a correction unit and a verification unit. The method and the device can shorten the design cycle, reduce design cost, filter channel structure optimization design has a good filtering effect, effectively reduce the head loss of the filter; at the same time, the method and the device can be reliably and low consumption to verify the structure validity.

【技术实现步骤摘要】
用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置
本专利技术涉及农业节水灌溉设备
，尤其涉及一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置。
技术介绍
微灌是目前较为普及的节水灌溉方式，其大幅度的降低了农业用水量，但是这类型的灌溉技术对于水质的要求是较为严格的，如果不能有效的去除灌溉水中的各类杂质，会严重影响水的质量，造成各级设备的堵塞，严重的会造成整个滴灌或微灌系统的瘫痪和报废。就我国的中小型农业灌溉来说，尤其是在引用黄河水的河套灌区，其引水中的主要杂质是大量细粒泥沙。因此，在微灌的灌溉系统中，泥沙的过滤效率就成为了灌溉系统是否成功的关键。目前，叠片式过滤器作为微灌灌溉系统中优选的过滤器，其核心部件是叠片，叠片式过滤器的塑料叠片上下表面刻有大量纵向微型沟槽并叠压在内支撑上，通过弹簧和流体压力压紧，叠片之间的沟槽交叉，形成一系列独特过滤通道的深层过滤单元。叠片式过滤器工作时，水流是从滤芯外环进入叠片滤片由内环流出，叠片通过弹簧和流体压力压紧，压差越大，叠片压得越紧，形成了叠片自锁性高效过滤。目前针对叠片式过滤器过滤效率的研究，主要集中于对其自动反冲洗的分析，其中大田试验以及平台试验在叠片过滤器的优化设计中，因其准确性的保证而得到了较为广泛的应用。但是，针对叠片过滤器的设计加工需要制作相应的模具，其设计制造的周期很长，且利用试验测试对过滤器中滤片的流道结构进行优化的方法不够经济合理。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置，能够缩短设计制造周期，其优化设计出的滤片流道结构具有很好的过滤效果，有效降低过滤产生的水头损失。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法，包括以下步骤：建立相邻滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数；根据所述第一流道参数，预设流道修正项；根据所述流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；对所述第二结构模型进行可靠性验证。进一步的，所述的建立滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数，进一步包括：通过几何建模构建所述第一结构模型；对所述第一结构模型进行网格划分；对所述第一结构模型的计算域设定边界条件；根据所述边界条件，通过计算流体动力学算法对网格划分后的第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数。进一步的，所述的根据边界条件，通过计算流体动力学算法对网格划分后的第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数，进一步包括：确定所述流道的第一流道参数包括流道内流体的湍流模型、压力项和压力速度耦合项；通过定常的半隐式非耦合算法计算所述湍流模型；利用压力求解器、通过二阶迎风格式计算所述压力项；通过SIMPLE算法计算所述压力速度耦合项。进一步的，所述的根据第一流道参数，预设流道修正项，进一步包括：根据第一流道参数，预设所述流道内的过滤精度、以及泥沙浓度分布参数。进一步的，所述的根据流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型，进一步包括：根据所述流道修正项，利用KOCH曲线对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正。进一步的，所述的根据流道修正项，利用KOCH曲线对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，进一步包括：确定所述流道内的过滤精度包括流道截面内切圆面积；确定所述第一结构模型的计算域边界的全部边角；保持所述流道截面内切圆面积恒定，利用KOCH曲线将任一个所述边角迭代修正为三个边角；对修正后的全部所述边角进行倒角，以得到所述第二结构模型。进一步的，所述的保持流道截面内切圆面积恒定，利用KOCH曲线将任一个所述边角迭代修正为三个边角，进一步包括：确定所述边角的三角形截面；根据所述流道内的过滤精度，分别在所述边角的两腰上的预设位置迭代增加两个三角形尖角，以使所述边角迭代修正为三个边角；根据所述预设位置，多次计算验证所述流道的过流截面，以确定所述流道过流截面最大时所述尖角的最佳位置。进一步的，所述的对第二结构模型进行可靠性验证，进一步包括：对所述第二结构模型进行数值模拟计算，以确定修正后的所述流道的第二流道参数；对比所述第一流道参数和第二流道参数；其中，所述第二流道参数包括修正后的流道内流体的湍流模型、压力项和压力速度耦合项。进一步的，所述的对第二结构模型进行可靠性验证，进一步包括：对所述第二结构模型进行流体动态模拟计算，以确定修正后的所述流道的过滤参数；对比所述过滤参数和流道修正项；其中，所述过滤参数包括修正后的所述流道内的过滤精度和泥沙浓度分布参数。本专利技术还提供了一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的装置，包括：建模单元，用于建立滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数；修正单元，用于根据所述第一流道参数，预设流道修正项，根据所述流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；验证单元，用于对所述第二结构模型进行可靠性验证。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术的用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置中，方法主要包括以下步骤：建立相邻滤片间流道的第一结构模型，对第一结构模型进行数值模拟计算，以确定流道的第一流道参数；根据第一流道参数，预设流道修正项；根据流道修正项，通过分形算法对第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；对第二结构模型进行可靠性验证。装置主要包括建模单元、修正单元和验证单元。该方法及装置能够缩短设计制造周期，降低设计成本，其优化设计出的滤片流道结构具有很好的过滤效果，有效降低过滤产生的水头损失；同时该方法和装置还可以可靠地、低消耗地验证结构设计的有效性。附图说明图1为本专利技术实施例的方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例的装置的模块连接示意图；图3为本专利技术实验例的第一结构模型的结构截面图；图4为本专利技术实施例的第二结构模型的结构截面图；图5为本专利技术实施例的第一结构模型的截面速度矢量图；图6为本专利技术实施例的第二结构模型的截面速度矢量图；图7为本专利技术实施例的第一结构模型的压力分布图；图8为本专利技术实施例的第二结构模型的压力分布图；图9a～图9j均为本专利技术实施例的第二结构模型的泥沙含量分布图；其中，图9a为本专利技术实施例的第二结构模型的流道截取示意图；图9b为图9a中目标流道的截面泥沙含量分布图；图9c为图9b中A区域的放大示意图；图9d～图9j为图9a中截取流道的截面泥沙含量分布图。其中，100、建模单元；200、修正单元；300、验证单元；110、边角区；111、尖角；120、内切圆；130、腰线；140、目标流道；150、截取流道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。实施例一本实施例一提供的用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法及装置，能够缩短设计制造周期，降低设计成本，其优化设计出的滤片流道结构具有很好的过滤效果，有效降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：建立相邻滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数；根据所述第一流道参数，预设流道修正项；根据所述流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；对所述第二结构模型进行可靠性验证。

【技术特征摘要】
1.一种用于叠片过滤器的滤片流道结构设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：建立相邻滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数；根据所述第一流道参数，预设流道修正项；根据所述流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型；对所述第二结构模型进行可靠性验证。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立滤片间流道的第一结构模型，对所述第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数，进一步包括：通过几何建模构建所述第一结构模型；对所述第一结构模型进行网格划分；对所述第一结构模型的计算域设定边界条件；根据所述边界条件，通过计算流体动力学算法对网格划分后的第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根据边界条件，通过计算流体动力学算法对网格划分后的第一结构模型进行数值模拟计算，以确定所述流道的第一流道参数，进一步包括：确定所述流道的第一流道参数包括流道内流体的湍流模型、压力项和压力速度耦合项；通过定常的半隐式非耦合算法计算所述湍流模型；利用压力求解器、通过二阶迎风格式计算所述压力项；通过SIMPLE算法计算所述压力速度耦合项。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据第一流道参数，预设流道修正项，进一步包括：根据第一流道参数，预设所述流道内的过滤精度、以及泥沙浓度分布参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根据流道修正项，通过分形算法对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正，以得到第二结构模型，进一步包括：根据所述流道修正项，利用KOCH曲线对所述第一结构模型的计算域边界进行迭代修正。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根据流道修正项，利用KOCH曲线对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培岭，马子萱，任树梅，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11