用于泵站三維流場計算的網(wǎng)格劃分方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于累站工程領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于累站=維流場計算的網(wǎng)格劃分方法 及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 累站=維流場計算是指對累站前池、進(jìn)水池和吸水卿趴管的流體動力學(xué)分析。其 中，高質(zhì)量的離散網(wǎng)格是保證計算精度重要條件。而網(wǎng)格生成占數(shù)值模擬計算工作量的 70% W上，如何獲得質(zhì)量高、占用內(nèi)存少的網(wǎng)格，是累站流場計算的關(guān)鍵問題。
[0003] 目前，網(wǎng)格主要分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格具有很多的優(yōu)點，它可W 很容易地實現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合，適于流體和表面應(yīng)力集中等方面的計算，其網(wǎng)格生成的速 度快，網(wǎng)格生成的質(zhì)量好，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，對曲面或空間的擬合大多數(shù)采用參數(shù)化或樣條插 值的方法得到，區(qū)域光滑，與實際的模型更容易接近。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的單元/節(jié)點大致為1: 1，非 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的單元/節(jié)點大致為5:1，所W可W看出對于相同全局單元最大尺寸的非結(jié)構(gòu)化 網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格占用的內(nèi)存要大大減小。
[0004] 然而，對于累站工程，前池、進(jìn)水池和吸水卿趴管結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如何生成網(wǎng)格、網(wǎng) 格尺度如何分布、網(wǎng)格質(zhì)量如何控制等一系列問題，是困擾累站流場計算的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于累站=維流場計算的網(wǎng)格劃分方法， 可W提高累站=維流場數(shù)值計算收斂速度和計算精度。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種用于累站=維流場計算的網(wǎng)格劃分方法，包括：
[0007] 對計算域結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分割，得到分割后的塊結(jié)構(gòu)體，所述計算域結(jié)構(gòu)體為累站進(jìn) 水系統(tǒng)，所述累站進(jìn)水系統(tǒng)包括前池、進(jìn)水池、吸水卿趴管和進(jìn)水管路；
[000引獲取所述累站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)所述累站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)確定網(wǎng)格全局單元 最大尺寸；
[0009] 根據(jù)所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸對所述累站進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
[0010] 在所述網(wǎng)格劃分完成之后，獲取所述塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)參數(shù)，根據(jù)所述塊結(jié)構(gòu)體 的近壁區(qū)參數(shù)確定第一層網(wǎng)格高度；
[0011] 根據(jù)所述第一層網(wǎng)格高度加密所述分割后的塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)網(wǎng)格邊界層。
[0012] 優(yōu)選地，所述對計算域結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分割，得到分割后的塊結(jié)構(gòu)體，包括：
[0013] 按照水流順流方向?qū)λ隼壅具M(jìn)水系統(tǒng)的前池和進(jìn)水池進(jìn)行分割，將所述前池和 進(jìn)水池分割成=段；
[0014] 按照垂直于水流順流方向?qū)λ鲞M(jìn)水池進(jìn)行分割，將所述進(jìn)水池分割成n段，n為 與所述進(jìn)水池的進(jìn)水管路連接的水累個數(shù)；
[0015] 對所述前池和進(jìn)水池內(nèi)的隔壞部分進(jìn)行雙M分割，對所述進(jìn)水池內(nèi)的吸水卿趴管 主體部分進(jìn)行分層分割，對所述進(jìn)水池吸水卿趴管的周邊進(jìn)行四周雙T型分割；
[0016] 獲取所述前池、進(jìn)水池、隔壞部分、吸水卿趴管主體部分W及吸水卿趴管的周邊分 割后的結(jié)構(gòu)體。
[0017] 優(yōu)選地，所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸包括所述累站進(jìn)水系統(tǒng)中的前池和進(jìn)水池全 局單元最大尺寸W及進(jìn)水管路全局單元最大尺寸；
[001引相應(yīng)地，所述獲取所述累站進(jìn)水系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)所述參數(shù)確定網(wǎng)格全局單元最大 尺寸，包括：
[0019] 根據(jù)公式一確定所述前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸：
[0020]
【主權(quán)項】
1. 一種用于泵站三維流場計算的網(wǎng)格劃分方法，其特征在于，包括： 對計算域結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分割，得到分割后的塊結(jié)構(gòu)體，所述計算域結(jié)構(gòu)體為泵站進(jìn)水系 統(tǒng)，所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)包括前池、進(jìn)水池、吸水喇叭管和進(jìn)水管路； 獲取所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)，根據(jù)所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)確定網(wǎng)格全局單元最大 尺寸； 根據(jù)所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸對所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 在所述網(wǎng)格劃分完成之后，獲取所述塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)參數(shù)，根據(jù)所述塊結(jié)構(gòu)體的近 壁區(qū)參數(shù)確定第一層網(wǎng)格高度； 根據(jù)所述第一層網(wǎng)格高度加密所述分割后的塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)邊界層網(wǎng)格。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對計算域結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分割，得到分割 后的塊結(jié)構(gòu)體，包括： 按照水流順流方向?qū)λ霰谜具M(jìn)水系統(tǒng)的前池和進(jìn)水池進(jìn)行分割，將所述前池和進(jìn)水 池分割成三段； 按照垂直于水流順流方向?qū)λ鲞M(jìn)水池進(jìn)行分割，將所述進(jìn)水池分割成η段，η為與所 述進(jìn)水池的進(jìn)水管路連接的水泵個數(shù)； 對所述前池和進(jìn)水池內(nèi)的隔墩部分進(jìn)行雙M分割，對所述進(jìn)水池內(nèi)的吸水喇叭管主體 部分進(jìn)行分層分割，對所述進(jìn)水池吸水喇叭管的周邊進(jìn)行四周雙T型分割； 獲取所述前池、進(jìn)水池、隔墩部分、吸水喇叭管主體部分以及吸水喇叭管的周邊分割后 的結(jié)構(gòu)體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸包括所述泵 站進(jìn)水系統(tǒng)中的前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸以及進(jìn)水管路全局單元最大尺寸； 相應(yīng)地，所述獲取所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)所述參數(shù)確定網(wǎng)格全局單元最大尺寸， 包括： 根據(jù)公式一確定所述前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸：
其中：為前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸,Hniin為前池和進(jìn)水池的最小水深，Hniax為前 池和進(jìn)水池的最大水深，BniinS前池和進(jìn)水池的最小寬度，B _為前池和進(jìn)水池的最大寬度， L為進(jìn)水池的長度，M為斜坡的長度，N為擴(kuò)散段的長度，i為坡度，α為擴(kuò)散段的擴(kuò)散角； 根據(jù)公式二確定所述進(jìn)水管路全局單元最大尺寸： f2 = Kf ! 公式二 其中，f2為進(jìn)水管路全局單元最大尺寸，K為修正系數(shù)，f i為前池和進(jìn)水池全局單元最 大尺寸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述對所述前池和進(jìn)水池內(nèi)的隔墩部分 進(jìn)行雙M切割，包括： 在所述隔墩前部靠近所述前池的進(jìn)口的部位，添加與隔墩兩側(cè)邊壁距離大致相等的a、 b上下兩條輔助線，并在所述輔助線位置切割； 以吸水喇叭口底面作為切割參照，在平行于所述前池長度方向上切割所述隔墩部分； 刪除位于隔墩實體處的塊結(jié)構(gòu)體； 根據(jù)映射關(guān)系，對所述隔墩部分節(jié)點、線進(jìn)行映射，獲取雙M切割后的塊結(jié)構(gòu)體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述對所述進(jìn)水池內(nèi)的吸水喇叭管主 體部分進(jìn)行分層分割，對所述進(jìn)水池吸水喇叭管的周邊進(jìn)行四周雙T型分割，包括： 以吸水喇叭口底面作為切割參照，在垂直于所述水流順流方向上分層切割所述吸水喇 叭管； 刪除位于所述吸水喇叭管實體處的塊結(jié)構(gòu)體，并對所述吸水喇叭口底面懸空高段執(zhí)行 內(nèi)o-block，所述吸水喇機(jī)口底面上兩段執(zhí)行外o-block ; 根據(jù)映射關(guān)系，對所述喇叭管部位節(jié)點、線進(jìn)行映射，獲取四周雙T型切割后的塊結(jié)構(gòu) 體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)參數(shù)包括：邊坡系數(shù)、運(yùn)動粘度、水流速度以及當(dāng)前塊結(jié)構(gòu)體的 最長尺度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)參數(shù)確 定第一層網(wǎng)格高度，包括： 根據(jù)公式三確定第一層網(wǎng)格高度： ΔΥ = 2. 5m V °. 9341ITa 9341Lci. ci659 X IO3 公式三 其中，m為邊坡系數(shù)，V為運(yùn)動粘度，u為水流速度，L為當(dāng)前塊結(jié)構(gòu)體的最長尺度，Δ Y 為第一層網(wǎng)格高度。
8. -種用于泵站三維流場計算的網(wǎng)格劃分裝置，其特征在于，包括： 分割單元，用于對計算域結(jié)構(gòu)體進(jìn)行分割，得到分割后的塊結(jié)構(gòu)體，所述計算域結(jié)構(gòu)體 為泵站進(jìn)水系統(tǒng)，所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)包括前池、進(jìn)水池、吸水喇叭管和進(jìn)水管路； 獲取單元，用于獲取所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)和所述塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)參數(shù)； 確定單元，用于根據(jù)所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)的參數(shù)確定網(wǎng)格全局單元最大尺寸，還用于根 據(jù)所述塊結(jié)構(gòu)體近壁區(qū)參數(shù)確定第一層網(wǎng)格高度； 劃分單元，用于根據(jù)所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸對所述泵站進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 加密單元，用于在所述網(wǎng)格劃分完成之后，根據(jù)所述第一次層網(wǎng)格高度加密所述分割 后的塊結(jié)構(gòu)體的近壁區(qū)網(wǎng)格邊界層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)格全局單元最大尺寸包括所述泵 站進(jìn)水系統(tǒng)中的前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸以及進(jìn)水管路全局單元最大尺寸。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于泵站三維流場計算的網(wǎng)格劃分方法及裝置，所述方法包括：確定域結(jié)構(gòu)體的分塊，通過對進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)行三維實體的分塊切割，獲取有利于高質(zhì)量網(wǎng)格生成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；獲取泵站進(jìn)水系統(tǒng)參數(shù)，根據(jù)所述參數(shù)確定前池和進(jìn)水池全局單元最大尺寸以及進(jìn)水管路全局單元最大尺寸，得到有利于邊界層加密的初步網(wǎng)格方案；對近壁區(qū)的網(wǎng)格進(jìn)行處理，確定第一層網(wǎng)格高度，通過控制第一層網(wǎng)格高度，加密邊界層使得第一層網(wǎng)格節(jié)點落在流動的對數(shù)律層。本發(fā)明的方法及裝置能夠得到高質(zhì)量和高精度的網(wǎng)格方案，從而提高泵站三維流動計算的收斂速度和計算精度。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104537170
【申請?zhí)枴緾N201410815689
【發(fā)明人】王福軍, 資丹
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月23日