【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋涡泵研究，特别是涉及一种基于liutex的旋涡泵内旋涡结构的量化分析方法、系统及介质。
技术介绍
1、旋涡泵是叶片式泵的一种，因其小流量高扬程、强自吸性能、气液混输等优点，被广泛应用于石化、航空航天及船舶汽车等国民经济的重要领域。目前对于旋涡泵内能量转换特性的研究主要根据测试和数值计算方法获取速度、压力特征值对能量转换进行表征，现在已经成为主流的旋涡泵内能量转换分析方法。以单一的压力和速度特征量无法直观表征能量转换特性，旋涡泵主要依靠纵向旋涡传递能量，因此，建立一种新的旋涡泵内能量转换特性观测视角是必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析方法、系统及介质，基于通过ω涡识别方法和liutex涡识别方法相结合得到的叶轮及侧流道内的旋涡体积和平均旋涡强度，对旋涡泵内部复杂旋涡结构特性进行分析，可直观反映出旋涡结构变化在旋涡泵内引起的能量转换和能量损失情况。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析方法，所述方法包括：
4、对旋涡泵水力模型进行三维建模，对三维模型进行网格划分，并基于网格划分后的三维模型进行流场求解得到旋涡泵内部流动区域的流动参数；
5、基于所述旋涡泵内部流动区域的流动参数，应用ω涡识别方法和liutex方法确定所述网格划分后的三维模型中每个网格单元节点的ω值和liutex值；
6、根据每个网格单元节点的所述ω值确定叶
7、根据每个网格单元节点的所述liutex值确定叶轮内平均旋涡强度和侧流道内平均旋涡强度；
8、基于不同流量工况下的所述叶轮内旋涡体积比、所述叶轮内平均旋涡强度、所述侧流道内旋涡体积比和所述侧流道内平均旋涡强度，得到不同流量工况下的叶轮及侧流道内旋涡体积比变化曲线和叶轮及侧流道内平均旋涡强度变化曲线；
9、基于所述叶轮及侧流道内旋涡体积比变化曲线和所述叶轮及侧流道内平均旋涡强度变化曲线的变化规律得出旋涡泵内旋涡结构的量化分析结果。
10、可选的，对旋涡泵水力模型进行三维建模，对三维模型进行网格划分，具体包括：
11、根据所述旋涡泵水力模型的具体尺寸采用三维建模软件进行三维建模，得到所述三维模型；
12、对所述三维模型采用六面体结构化网格方案进行网格划分，得到所述网格划分后的三维模型，并基于gci网格不确定度估计方法确定所述网格划分后的三维模型中计算网格的数量。
13、可选的，基于网格划分后的三维模型进行流场求解得到旋涡泵内部流动区域的流动参数，具体包括：
14、将所述网格划分后的三维模型导入ansys fluent软件中，并设置流场求解的初始条件；
15、利用所述ansys fluent软件的流场求解功能对所述网格划分后的三维模型中旋涡泵的内流场进行解析计算，得到所述旋涡泵内部流动区域的流动参数。
16、可选的，基于所述旋涡泵内部流动区域的流动参数，应用ω涡识别方法和liutex方法确定所述网格划分后的三维模型中每个网格单元节点的ω值和liutex值具体包括：
17、将所述旋涡泵内部流动区域的流动参数导入到tecplot软件；
18、利用所述tecplot软件中预先编写的所述ω涡识别方法和所述liutex方法分别计算每个网格单元节点的所述ω值和所述liutex值。
19、可选的，根据每个网格单元节点的所述ω值确定叶轮内旋涡结构总体积和侧流道内旋涡结构总体积，具体包括：
20、利用所述tecplot软件的等值面功能创建ω＝预设值的旋涡等值面；所述ω＝预设值的旋涡等值面包括叶轮内旋涡等值面和侧流道内旋涡等值面；
21、利用所述tecplot软件的消隐和积分功能得到所述叶轮内旋涡等值面内包含的网格单元体体积和所述侧流道内旋涡等值面内包含的网格单元体体积；所述叶轮内旋涡等值面内包含的网格单元体体积为所述叶轮内旋涡结构总体积；所述侧流道内旋涡等值面内包含的网格单元体体积所述侧流道内旋涡结构总体积。
22、可选的，所述叶轮内旋涡体积比的计算表达式为：
23、
24、其中，v叶轮旋涡表示叶轮内旋涡等值面内包含的网格单元体体积；v叶轮流体表示叶轮内的流体总体积，即整个叶轮内部流动区域的总体积；
25、所述侧流道内旋涡体积比的计算表达式为：
26、
27、其中，v侧流道旋涡表示侧流道内旋涡等值面内包含的网格单元体体积；v侧流道流体表示侧流道内的流体总体积，即整个侧流道内部流动区域的总体积。
28、可选的，根据每个网格单元节点的所述liutex值确定叶轮内平均旋涡强度和侧流道内平均旋涡强度，具体包括：
29、根据每个网格单元节点的所述liutex值分别确定叶轮内liutex绝对值分布和侧流道内的不同的所述liutex值的绝对值分布；
30、基于叶轮内的liutex绝对值分布确定叶轮内旋涡结构的liutex绝对值的数值范围；
31、根据所述叶轮内旋涡结构的liutex绝对值的数值范围划分n个叶轮liutex数值组；
32、根据每一所述叶轮liutex数值组中的liutex绝对值的第一上限端点值、每一所述叶轮liutex数值组对应的网格单元体体积以及所述叶轮内旋涡等值面内包含的网格单元体体积计算所述叶轮内平均旋涡强度；
33、基于侧流道内的liutex绝对值分布确定侧流道内旋涡结构的liutex绝对值的数值范围；
34、根据所述侧流道内旋涡结构的liutex绝对值的数值范围划分m个侧流道liutex数值组；
35、根据每一所述侧流道liutex数值组中的liutex绝对值的第二上限端点值、每一所述侧流道liutex数值组对应的网格单元体体积以及所述侧流道内旋涡等值面内包含的网格单元体体积计算所述侧流道内平均旋涡强度。
36、可选的，所述叶轮内平均旋涡强度的计算表达式为：
37、
38、其中，|ri|表示第i个叶轮liutex数值组中的第一上限端点值；为第i个叶轮liutex数值组对应的网格单元体体积；v叶轮旋涡表示叶轮内旋涡等值面内所包含的网格单元体总体积；
39、所述侧流道内平均旋涡强度的计算表达式为：
40、
41、其中，|rj|表示第j个侧流道liutex数值组中的第二上限端点值；为第j个侧流道liutex数值组对应的网格单元体体积；v侧流道旋涡表示侧流道内旋涡等值面内所包含的网格单元体总体积。
42、本专利技术还提供一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析系统，所述系统包括：
43、三维模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对旋涡泵水力模型进行三维建模，对三维模型进行网格划分，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于网格划分后的三维模型进行流场求解得到旋涡泵内部流动区域的流动参数，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述旋涡泵内部流动区域的流动参数，应用Ω涡识别方法和Liutex方法确定所述网格划分后的三维模型中每个网格单元节点的Ω值和Liutex值具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据每个网格单元节点的所述Ω值确定叶轮内旋涡结构总体积和侧流道内旋涡结构总体积，具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述叶轮内旋涡体积比的计算表达式为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据每个网格单元节点的所述Liutex值确定叶轮内平均旋涡强度和侧流道内平均旋涡强度，具体包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述叶轮内平均旋涡强
9.一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析系统，其特征在于，所述系统包括：
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种旋涡泵内旋涡结构的量化分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对旋涡泵水力模型进行三维建模，对三维模型进行网格划分，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于网格划分后的三维模型进行流场求解得到旋涡泵内部流动区域的流动参数，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述旋涡泵内部流动区域的流动参数，应用ω涡识别方法和liutex方法确定所述网格划分后的三维模型中每个网格单元节点的ω值和liutex值具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据每个网格单元节点的所述ω值确...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟峰，张人会，芦维强，陈学炳，蒋利杰，尧龙厚，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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