基于CFD的涡轮流量计的仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种基于CFD的涡轮流量计的仿真方法，包括以下步骤：（1）涡轮流量计的机芯部分几何模型的绘制，（2）机芯仿真模型的各部分的模型剖分，（3）叶轮的质量属性的6DOF编程，（4）叶轮仿真模型中的求解器求解和边界条件的设置，输出的叶轮转动位置的信息文件，（5）根据叶轮转速与涡轮流量计的输入流量，求解涡轮流量计的仪表系数。本发明专利技术仿真方法能有效地将叶轮的质量信息附加到叶轮模型上，使水流推动叶轮转动，并且能够记录叶轮转动过程，降低了涡轮流量计仿真难度，提高了仿真精度，更好地展示出叶轮转动的仿真状态。本发明专利技术仿真方法与实际情况更加相符，更加科学，所以仿真准确性可有大幅提升。有大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
基于CFD的涡轮流量计的仿真方法


[0001]本专利技术涉及一种涡轮流量计仿真技术，具体地说是一种基于CFD的涡轮流量计的仿真方法。

技术介绍

[0002]涡轮流量计是一种结构紧凑，可靠性高，抗干扰性好的流量计，在流量计领域中占有重要地位。涡轮流量计的工作原理是通过流体流动产生驱动力矩，当驱动力矩大于阻力力矩时，叶轮产生旋转加速度，当转速度达到一定时，推动力拒等于阻力力矩，叶轮转速保持稳定。众多研究方法中，流体仿真是对涡轮流量计性能研究是最省时省力的一种方法。而以往涡轮流量计仿真中大多采用滑移网格方法，预设涡轮转速，然后进行非定常的计算迭代，观察合力矩是否平衡，叶轮上的合力矩在一定的误差下趋向于零并不再变化，则判定为收敛。反之未收敛需要重新预设涡轮转速，进行非定常的计算迭代。这类的仿真方法多数是通过主动控制叶轮转动，导致叶轮力矩变化，通过研究力矩变化来计算叶轮转速，继而计算仪表系数。这实际上是违背了叶轮被动转动的一种实际情况，不能明确地表达出叶轮被流体推动状态。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是提供一种基于CFD的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CFD的涡轮流量计的仿真方法，其特征是，包括以下步骤：a、根据涡轮流量计机芯的实际尺寸，利用机械绘图软件进行机芯部分的几何模型的绘制，再根据涡轮流量计的口径和所绘制的机芯几何模型，利用布尔运算，建立机芯部分的仿真模型；b、利用仿真前处理软件，对所建立的机芯仿真模型进行识别，再对其进行流体区域划分和网格绘制；对机芯仿真模型的各部分进行网格剖分，并对机芯仿真模型的各个表面的类型进行设置，保存机芯仿真模型的mesh文件；c、利用机械绘图软件设置机芯仿真模型中叶轮的仿真模型的材料属性，再查询叶轮的质量属性信息，或是根据叶轮的材料属性计算出叶轮的质量属性信息；利用仿真软件Fluent中的UDF接口，将叶轮的质量属性信息附加到叶轮的仿真模型上，利用编程软件对叶轮的质量属性进行编程，保存编制的6DOF程序；d、将步骤b中得到的mesh文件导入仿真软件Fluent中，利用仿真软件Fluent的UDF接口，将步骤c中得到的6DOF程序附加到叶轮的仿真模型中，利用仿真软件Fluent中的Solves求解器进行求解，设置边界条件，在满足预设残差后仿真收敛，满足条件步数后仿真结束，同时输出叶轮转动位置的信息文件；e、根据步骤d所输出的叶轮转动位置的信息文件，求解叶轮转速，根据叶轮转速与涡轮流量计的输入流量，求解涡轮流量计的仪表系数。2.根据权利要求1所述的基于CFD的涡轮流量计的仿真方法，其特征是，步骤a中的机芯部分的几何模型的绘制方式是：在机械绘图软件中，先建立基准面，然后利用“拉伸”功能得到机芯体，以此方法绘制出包括叶片、管道和导流件在内的各部分零件，再将各部分零件组装到一起，即得到涡轮流量计的机芯部分的组装体几何模型。3.根据权利要求1所述的基于CFD的涡轮流量计的仿真方法，其特征是，步骤d中的Solves求解器的求解过程是：首先导入划分好的网格以及编写好的6DOF程序，选择实验中所需的流体材料，并按实际粘度和密度改变材料特性，前、后导流件以及叶轮均选用此流体材料，叶轮旋转方向选用流体的流动方向；选用湍流模型进行计算。4.根据权利要求1所述的基于CFD的涡轮流量计的仿真方法，其特征是，步骤d中的设置边界条件的方式是：入口选择速度入口，入口仿真流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭素娜，刘旭，郑鑫，杨子航，李光，王帆，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：