【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固流相对运动分析，尤其涉及一种基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法。
技术介绍
1、在工业领域，地质勘探、纺纱工艺、成型铸造、玻璃吹塑过程、在电解液冷却池中对金属钢板的冷却过程等，均涉及固体和流体之间的相对运动，其均可纳入固流表面非线性相对运动系统。
2、对固流表面非线性相对运动系统的进一步探究，便于技术人员更好地了解固流表面非线性相对运动的具体过程，并基于探究结果控制固流表面非线性相对运动系统，如控制系统中固体和流体的选型，通过控制固流相互配合，提升相对运动控制效果等。
3、但是，在纳米世界中，流体的运动与传统的流体力学模型相比有较大差别。传统的流体力学模型中的流体运动可以通过纳维尔-斯托克斯方程精确描述。在传统方式中，流体与固体边界处，研究人员通过大量实验观察得出，流体自身的粘性作用和流体分子与固体表面的物质分子间的粘附作用，使得贴近固体表面的流体分子基本不活动，在模型中近似认为其相对于固体静止不动。但是，当研究视角达到纳米量级时，发现这个建立在实验和经验基础之上的固体和流体表面相对静止不动的条件并非完全符合实际情况。例如在纳米材料的管道和其它固体材料设计过程中，研究人员就发现传统的纳维尔-斯托克斯方程求解得到的结果就无法完全解释实验所得到的数据。因此，需要针对纳米量级，考虑固体和流体接触表面具有相对运动状态下，建立流体特性数字孪生体模型，并在相应的相对运动边界条件下进行求解。
4、传统的固体和流体之间相互运动数字孪生体模型中，在距离固体较远处的流体速度是均衡的，
5、但是，近年来随着材料科学的发展，在纳米量级考虑流体运动以及流体与固体之间的相对运动的数字孪生体模型，与宏观状态相比不同。通过传统理论模型得到的分析结果无法与实验结果吻合。因此，考虑在纳米量级的模型中，在固体和流体的接触表面具有微观的相对运动，然后在向固流表面外侧扩张的过程中，再用传统的固流相对静止过渡区的模型进行分析。
6、因此，如何对固流表面非线性相对运动系统进行精确建模、并根据建模结果指导相对运动系统运行，是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，用以解决现有技术难以实现固流表面非线性相对运动系统的精确建模、并根据建模结果指导相对运动系统运行的问题。
2、本专利技术公开了一种基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，包括：
3、将固流表面非线性相对运动系统抽象为数字孪生体模型；其中，将所述系统中的固体抽象为数字孪生体模型中的固体，将所述系统中的流体抽象为数字孪生体模型中的流体；
4、对所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程进行建模，得到所述数字孪生体模型的相对运动速度函数；
5、基于所述数字孪生体模型的相对运动速度函数，控制相应固流表面非线性相对运动系统的运行。
6、在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
7、进一步，对所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程进行建模，包括：
8、构建所述非线性相对运动过程对应的模型函数；
9、对所述模型函数进行变量代换及求解，得到所述数字孪生体模型的相对运动速度函数。
10、进一步，所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程描述为：
11、固体平行于x轴放置，从t＝0时刻开始，流体沿y轴负向开始流动；到达x＝0平面后，与固体接触并向周围流动，流体仅在y>0范围内流动；流体到达y＝0后，向x<0和x>0方向分别继续流动。
12、进一步，所述模型函数表示为：
13、
14、其中，u是平行于x轴的速度分量，v是平行于y轴的速度分量；u为平稳无外界接触的流体的速度函数。
15、进一步，平稳无外界接触的流体的速度函数u表示为：
16、u＝α·(x+β)m (2)
17、其中，α为乘性因子，β为加性因子，m为指数性因子，x表示x轴方向上的位移量。
18、进一步，所述数字孪生体模型的相对运动速度函数包括x轴方向的相对速度函数和y轴方向的相对速度函数；其中，
19、所述x轴方向的相对速度函数表示为：
20、
21、其中，表示固流相对运动的特征值；
22、所述y轴方向的相对速度函数表示为：
23、
24、进一步，为以下多项式的最大正根：
25、
26、其中，l是固流之间相对运动的特征长度。
27、进一步，基于所述数字孪生体模型的相对运动速度函数，控制相应固流表面非线性相对运动系统的运行，执行：
28、根据流体的特性，确定乘性因子、加性因子及指数性因子；
29、根据固流表面非线性相对运动的特性，确定固流之间相对运动的特征长度；
30、将确定的乘性因子、加性因子、指数性因子及固流之间相对运动的特征长度分别带入x轴方向的相对速度函数、y轴方向的相对速度函数，求解得到x轴方向的相对速度的变化曲线和y轴方向的相对速度的变化曲线；
31、根据所述x轴方向的相对速度的变化曲线和y轴方向的相对速度的变化曲线，控制相应固流表面非线性相对运动系统的运行。
32、进一步，所述固流表面非线性相对运动系统为地质勘探固流表面非线性相对运动；此时，所述固体为地质勘探钻头，所述流体为地质层中流动的液体。
33、进一步，根据所述x轴方向的相对速度的变化曲线和y轴方向的相对速度的变化曲线，控制相应固流表面非线性相对运动系统的运行，执行：
34、根据所述x轴方向的相对速度的变化曲线和y轴方向的相对速度的变化曲线，选取满足所述变化曲线的地质勘探钻头。
35、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
36、本专利技术提供的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，基于传统的固体和流体之间过渡区模型，考虑纳米量级的固体和流体接触表面的非线性相对运动情况下，对过渡区的流体特性进行分析，建立数字孪生体模型，并通过变量代换对模型进行转化，形成可求解的模型形式后，基于固体和流体之间指数级非线性相对运动的边界条件，求得特定状态下的解析解。结果表明，本专利技术所提出的数字孪生体模型和方法定量给出了固体和流体表面产生非线性相对运动的区域的特性及其对流体参数的影响，可以为工业生产过程中纳米量级的非线性相对运动的流体参数分析提供参考。
37、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，对所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程进行建模，包括：
3.根据权利要求2所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程描述为：
4.根据权利要求3所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述模型函数表示为：
5.根据权利要求4所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，平稳无外界接触的流体的速度函数U表示为：
6.根据权利要求5所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述数字孪生体模型的相对运动速度函数包括X轴方向的相对速度函数和Y轴方向的相对速度函数；其中，
7.根据权利要求6所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，为以下多项式的最大正根：
8.根据权利要求7所
9.根据权利要求8所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述固流表面非线性相对运动系统为地质勘探固流表面非线性相对运动；此时，所述固体为地质勘探钻头，所述流体为地质层中流动的液体。
10.根据权利要求9所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，根据所述x轴方向的相对速度的变化曲线和y轴方向的相对速度的变化曲线，控制相应固流表面非线性相对运动系统的运行，执行：
...【技术特征摘要】
1.一种基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，对所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程进行建模，包括：
3.根据权利要求2所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述数字孪生体模型中的非线性相对运动过程描述为：
4.根据权利要求3所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述模型函数表示为：
5.根据权利要求4所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，平稳无外界接触的流体的速度函数u表示为：
6.根据权利要求5所述的基于载荷识别的滑移边界层流动数字孪生体的求解方法，其特征在于，所述数字孪生体模型的相对运动速度函数包括x轴方向的相对...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志新，王永威，杨以杰，
申请(专利权)人：安世亚太科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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