【技术实现步骤摘要】
一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法
本专利技术涉及计算机辅助工程
，更具体的说，涉及一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法。
技术介绍
工业除尘器与民用过滤器是一种经济有效的颗粒物过滤设备，而核心滤料部分是决定其过滤性能的关键。研究容尘阶段纤维过滤介质的压力损失随沉积颗粒量的变化规律，对降低过滤器运行能耗、优化过滤过程以及提高过滤器的使用寿命有着至关重要的作用。近十年来，通过计算机技术对纤维过滤介质进行细观结构的三维重建，并采用计算流体力学(computationalfluiddynamics，CFD)对过滤器容尘阶段的过滤性能进行研究十分流行。国内外大量研究者利用纤维过滤介质细观结构模型直接进行容尘阶段的数值模拟。但此种方法计算复杂，在目前的数值计算能力下，工作量巨大，不便于对容尘阶段纤维过滤介质的压力损失随沉积颗粒量的变化规律进行研究。除尘器与过滤器进行流场模拟过程中，其滤料部分通常简化为CFD多孔介质模型。但是，如果需要进行气固两相流模拟，则需要解决三个关键问题：(1)多孔...
【技术保护点】
1.一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于，其步骤为：/n步骤一、构建纤维过滤介质的细观三维几何模型；/n步骤二、对细观模型进行网格划分，并保证最低网格质量高于0.25；/n步骤三、将网格模型导入Ansys-Fluent软件中进行流场分析计算，得到不同填充密度模型在不同过滤风速下的压力损失；/n步骤四、对细观模拟的边界条件与相关参数进行设置；/n步骤五、通过改变纤维过滤介质的填充密度、纤维直径、厚度与进口流量，得到细观条件下纤维过滤介质的阻力值；/n步骤六、对阻力值进行拟合，得到细观条件下纤维过滤介质的无因次压力损失的关联式；/n步骤七、建立纤维过滤介...
【技术特征摘要】
1.一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一、构建纤维过滤介质的细观三维几何模型；
步骤二、对细观模型进行网格划分，并保证最低网格质量高于0.25；
步骤三、将网格模型导入Ansys-Fluent软件中进行流场分析计算，得到不同填充密度模型在不同过滤风速下的压力损失；
步骤四、对细观模拟的边界条件与相关参数进行设置；
步骤五、通过改变纤维过滤介质的填充密度、纤维直径、厚度与进口流量，得到细观条件下纤维过滤介质的阻力值；
步骤六、对阻力值进行拟合，得到细观条件下纤维过滤介质的无因次压力损失的关联式；
步骤七、建立纤维过滤介质的宏观多孔介质模型，基于步骤六得到的无因次压力损失关联式，整理得到多孔介质模型中粘性阻力系数；
步骤八、利用ANSYS-Fluent中用户自定义函数，建立容尘状态下宏观尺度模型；
步骤九、控制多孔介质网格单元孔隙率阈值，实现颗粒在多孔介质中不同分布形式的捕集；
步骤十、利用实验数据或经验公式得到容尘量与阻力之间变化规律，以此校准宏观尺度模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于：所述的步骤一中，基于纤维过滤介质的电镜图片，提取其结构参数，从而建立纤维过滤介质的细观三维几何模型；所述的步骤二中，利用ICEMCFD软件进行非结构化四面体网格的划分，以实现计算域离散。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于：所述的步骤三中，针对连续相，采用不可压缩流体的连续性方程和纳维－斯托克斯方程进行控制，控制方程如下：
式中，为流体瞬时速度矢量，ρ为流体的密度，p为压强，η为流体的动力粘度，ρg为单位体积流体所受重力。
4.根据权利要求3所述的一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于：所述的步骤四中，在入口处采用速度入口边界条件，出口采用压力出口边界条件；设置内部面作为压力提取面，纤维表面的气流采用无滑移边界条件。
5.根据权利要求4所述的一种基于CFD的容尘状态下多孔介质的阻力计算方法，其特征在于：所述的步骤五中，建立6种填充密度、4种纤维直径和4种厚度的纤维过滤介质模型，共计96种；改变纤维过滤介质的进口流量，分别得到进口流速分别为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹博文，鲁进利，钱付平，赵瑞庆，龚呈，何杰，李晴，魏民，刘雅如，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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