一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法技术

本发明专利技术提供一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，包括：读取铝水反应器的结构模型和传热模型；其中，铝水反应器模型整体为第一区域，铝水反应器内放置反应物的区域为第二区域；对第一区域进行有限元网格剖分；根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化；对优化后的第二区域的网格进行检查，若通过检查，则完成铝水反应器制氢的建模，否则重新优化第二区域。本发明专利技术解决了铝水反应器建模仿真过程中，网格剖分过密导致的计算速度较慢的问题，在准确描述温度的基础上，约束总网格数量，提高计算效率。提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法


[0001]本专利技术涉及数值分析领域，具体涉及一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法。

技术介绍

[0002]基于研究观察，一定时长的铝水反应后，反应器靠上部与靠下部的产物存在较大的外观形貌差异。靠上部的产物表面光滑性较差且具有微孔，靠下部的产物表面为较为光滑平坦。由于晶状和微孔结构增加了金属与水之间的接触面积，从而促进了反应的充分进行，导致光滑性较差且具有微孔的区域反应更充分且相对光滑区域更快。基于上述特点，现有的通用剖分方法无法有效的针对上述反应器产物的分布特点，准确高效地对反应器内温度进行准确描述。

技术实现思路

[0003]为解决铝水反应器建模仿真过程中，网格剖分过密导致的计算速度较慢的问题，在准确描述温度的基础上，约束总网格数量，提高计算效率，本专利技术提供一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，包括:S1：读取铝水反应器的结构模型和传热模型；其中，铝水反应器模型整体为第一区域，铝水反应器内放置反应物的区域为第二区域，所述第一区域包括所述第二区域；S2：对第一区域进行有限元网格剖分；S3：根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化；S4：对S3优化后的第二区域的网格进行检查，若通过检查，则完成铝水反应器制氢的建模，否则，进行S3；所述第一约束条件为网格尺寸大小与网格距离水滴位置远近的函数；二维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响；三维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量及在z轴方向上的自变量的变化对网格尺寸大小的影响。
[0004]优选的，二维空间内，第一约束条件为：；其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，i,j为节点坐标，n为指数系数，a1、a2为匹配系数,为范围系数。
[0005]优选的，三维空间内，第一约束条件为：；其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j,k)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，k0为水滴位置在z轴方向上的像素坐标值，i,j,k为节点坐标，n为指数系数，a1、a2、a3为匹配系数，为范围系数。
[0006]优选的，所述对S3优化后的第二区域的网格进行检查为检查剖分后的网格是否满足第二约束条件；针对二维网格的第二约束条件为：网格边长比、Jocabian比率、多边形单元扭曲角度及翘曲角度，三者均在范围内；针对三维网格的第二约束条件为：网格边长比、Jocabian比率、多面体单元体积的扭曲值、多面体单元坍塌值，四者均在范围内。
[0007]优选的，二维空间内，所述根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化包括：提取基于CAD软件构建的模型中第二区域的B
‑
Rep数据；根据二维模型的第二约束函数计算第二区域内各位置的网格剖分尺寸；对第二区域的边界曲线进行离散化；对第二区域各位置的所有线进行网格剖分。
[0008]优选的，三维空间内，所述根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化包括：提取基于CAD软件构建的模型中第二区域的B
‑
Rep数据；根据三维模型的第二约束函数计算第二区域内各位置的网格剖分尺寸范围；对第二区域的边界曲面进行离散化；对第二区域各位置的所有表面进行网格剖分；生成三维模型的实体网格。
[0009]一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模系统，包括：数据获取模块，所述数据获取模块被配置为读取铝水反应器的结构模型和传热模型；其中，铝水反应器模型整体为第一区域，铝水反应器内放置反应物的区域为第二区域，所述第一区域包括所述第二区域；剖分模块，所述剖分模块被配置为对第一区域进行有限元网格剖分；剖分优化模块，所述剖分优化模块被配置为根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化；检查模块，所述检查模块被配置为对S3优化后的第二区域的网格进行检查，若通过检查，则完成铝水反应器制氢的建模，否则，进行S3；所述第一约束条件为网格尺寸大小与网格距离水滴位置远近的函数；二维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响；三维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量及在z轴方向上的自变量的变化对网格尺寸大小的
影响。
[0010]优选的，二维空间内，所述剖分优化模块被配置执行的第一约束条件为：;其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，i,j为节点坐标，n为指数系数，a1、a2为匹配系数,为范围系数。
[0011]优选的，三维空间内，所述剖分优化模块被配置执行的第一约束条件为：；其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j,k)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，k0为水滴位置在z轴方向上的像素坐标值，i,j,k为节点坐标，n为指数系数，a1、a2、a3为匹配系数，为范围系数。
[0012]一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算设备中的处理器执行时，使得计算设备执行上述任一项所述的方法。
具体实施方式
[0013]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0014]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0015]实施例一本实施例提供一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法。
[0016]对铝水反应器的结构进行二维或三维造型，造型基于的CAD软件为可提供基于ACIS或Parasolid等开发的公共几何模块，且包含B
‑
Rep的CAD软件。读取铝水反应器的结构模型和传热模型；其中，铝水反应器模型整体为第一区域，铝水反应器内放置反应物的区域为第二区域，所述第一区域包括所述第二区域。
[0017]对第一区域进行有限元网格剖分。基于CAD软件提供几何信息和拓扑信息进行体网格有限元网格剖分。首先建立空间的背景网格，通过特征扫描获得几何信息的几何特征及几何特征的尺寸，将上述几何特征、几何尺寸添加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，包括：S1：读取铝水反应器的结构模型和传热模型；其中，铝水反应器模型整体为第一区域，铝水反应器内放置反应物的区域为第二区域，所述第一区域包括所述第二区域；S2：对第一区域进行有限元网格剖分；S3：根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化；S4：对S3优化后的第二区域的网格进行检查，若通过检查，则完成铝水反应器制氢的建模，否则，进行S3；所述第一约束条件为网格尺寸大小与网格距离水滴位置远近的函数；二维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响；三维空间内，所述函数在y轴方向上的自变量变化对网格尺寸大小的影响大于在x轴方向上的自变量及在z轴方向上的自变量的变化对网格尺寸大小的影响。2.根据权利要求1所述的改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，其特征在于，二维空间内，第一约束条件为：；其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，i,j为节点坐标，n为指数系数，a1、a2为匹配系数,为范围系数。3.根据权利要求1所述的改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，其特征在于，三维空间内，第一约束条件为：；其中，S
max
为设定的面积最大值，S
min
为设定的面积最小值，S(i,j,k)为面积约束公式，i0为水滴位置在x轴方向上的像素坐标值，j0为水滴位置在y轴方向上的像素坐标值，k0为水滴位置在z轴方向上的像素坐标值，i,j,k为节点坐标，n为指数系数，a1、a2、a3为匹配系数，为范围系数。4.根据权利要求1所述的改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，其特征在于，所述对S3优化后的第二区域的网格进行检查为检查剖分后的网格是否满足第二约束条件；针对二维网格的第二约束条件为：网格边长比、Jocabian比率、多边形单元扭曲角度及翘曲角度，三者均在预设范围内；针对三维网格的第二约束条件为：网格边长比、Jocabian比率、多面体单元体积的扭曲值、多面体单元坍塌值，四者均在预设范围内。5.根据权利要求1所述的改进剖分方式的铝水反应器制氢建模方法，其特征在于，二维空间内，所述根据第一约束条件对第二区域进行有限元网格剖分优化包括：提取基于CAD软件构建的模型中第二区域的B
‑
Rep数据；
根据二维模型的第二约束函数计算第二区域内各位置的网格剖分尺寸；对第二区域的边界曲线进行离散化；对第二区域各位置的所有线进行网格剖分。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴睿，
申请(专利权)人：倍有智能科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：