PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的CFD軟件，可以仿真部件級(jí)設(shè)備，進(jìn)行網(wǎng)格劃分、求解、解算出內(nèi)部三維流動(dòng)情況，并通過后處理來(lái)優(yōu)化分析設(shè)備結(jié)構(gòu)。但這種CFD軟件往往將部件作為一個(gè)孤立單元來(lái)考慮，而忽視其與系統(tǒng)的相互影響一系統(tǒng)對(duì)部件的影響及部件對(duì)系統(tǒng)的影響。很多情況下，這些部件的邊界條件是很難準(zhǔn)確獲得的，從而影響了仿真的可靠性和精度。這時(shí)，系統(tǒng)級(jí)的CFD仿真是必須的，但傳統(tǒng)的CFD軟件卻面臨著網(wǎng)格劃分難度高、計(jì)算量大、無(wú)法收斂等問題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)仿真的失敗。
[0003]PumpLinx是栗、閥專用的CFD分析軟件，擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型，并經(jīng)歷了實(shí)際應(yīng)用的測(cè)試和驗(yàn)證。PumpLinx采用“二叉樹”算法和自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，具有強(qiáng)大網(wǎng)格劃分功能和快速的求解能力，使得PumpLinx可以對(duì)大型計(jì)算模型進(jìn)行快速求解，適合用于對(duì)系統(tǒng)級(jí)的流體系統(tǒng)的CFD仿真，從而更精確地求解系統(tǒng)、部件內(nèi)部詳細(xì)流動(dòng)情況。
[0004]為了滿足CAP系列主栗和余熱排出栗研發(fā)的要求，栗的研制廠家分別搭建了主栗試驗(yàn)臺(tái)架和余熱排出栗試驗(yàn)臺(tái)架，在臺(tái)架上進(jìn)行了栗的性能試驗(yàn)，并積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用PumpLinx程序?qū)χ骼鹾陀酂崤懦隼鮾蓚€(gè)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的CFD仿真，并將仿真結(jié)果與已有臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了基于PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法的正確性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，能夠應(yīng)用到以栗為核心動(dòng)力的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析中，亦可推廣應(yīng)用于核電廠設(shè)計(jì)外的其它工業(yè)流體系統(tǒng)設(shè)
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[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，包括:
[0007]在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]進(jìn)一步的，在上述方法中，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括:
[0009]進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合。
[0010]進(jìn)一步的，在上述方法中，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括:
[0011]PumpLinx內(nèi)置多種栗、閥門的運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置。
[0012]進(jìn)一步的，在上述方法中，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括:
[0013]采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置多種栗的網(wǎng)格模板。
[0014]進(jìn)一步的，在上述方法中，所述PumpLinx擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既可以得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)，也可以同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合了一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)；進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合，可以獲得更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，而單個(gè)設(shè)備、部件的CFD分析中，一般采用假定的邊界條件，分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確；PumpLinX內(nèi)置了多種栗、閥門等運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置，使得包含管道、栗、閥門等的全系統(tǒng)建模的過程簡(jiǎn)捷、高效；采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置了多種栗的網(wǎng)格模板，可以快速生成高質(zhì)量的網(wǎng)格，計(jì)算效率高且資源需求少，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確；擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型，不但能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕對(duì)栗效率的影響，還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕發(fā)生的位置，對(duì)改進(jìn)栗的設(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)性能具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法的基于PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析建模示意圖；
[0017]圖2a是本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)級(jí)模型整體網(wǎng)格劃分示意；
[0018]圖2b是圖2a中的左上部分的部件網(wǎng)格加密示意；
[0019]圖2c是圖2a中的右下部分的部件網(wǎng)格加密示意。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明提供一種PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，包括:
[0022]步驟SI，在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例既可以得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)，也可以同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合了一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]優(yōu)選的，執(zhí)行步驟SI，在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，所述方法還包括:
[0024]步驟S2，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合。本實(shí)施例進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合，可以獲得更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果。而單個(gè)設(shè)備、部件的CFD分析中，一般采用假定的邊界條件，分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確。
[0025]優(yōu)選的，執(zhí)行步驟SI，在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，所述方法還包括:
[0026]步驟S3，PumpLinx內(nèi)置多種栗、閥門的運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置。本實(shí)施例PumpLinx內(nèi)置了多種栗、閥門等運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置，使得包含管道、栗、閥門等的全系統(tǒng)建模的過程簡(jiǎn)捷、高效。
[0027]優(yōu)選的，執(zhí)行步驟SI，在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，所述方法還包括:
[0028]步驟S4，采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置多種栗的網(wǎng)格模板。本實(shí)施例采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置了多種栗的網(wǎng)格模板，可以快速生成高質(zhì)量的網(wǎng)格，計(jì)算效率高且資源需求少，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。
[0029]優(yōu)選的，執(zhí)行步驟SI，在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，所述方法還包括:
[0030]步驟S5，所述PumpLinx擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型。本實(shí)施例擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型，不但能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕對(duì)栗效率的影響，還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕發(fā)生的位置，對(duì)改進(jìn)栗的設(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)性能具有重要意義。
[0031]如圖1所示，主栗試驗(yàn)臺(tái)架可以簡(jiǎn)化成5個(gè)部件:主栗1、穩(wěn)流器2、流量計(jì)3、調(diào)節(jié)閥4和管道5。進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD仿真計(jì)算時(shí)將以上主要部件連接成一個(gè)閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的流體域如圖1所示。抽取流體域后可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分，PumpLinx采用“二叉樹”網(wǎng)格劃分，且內(nèi)置了多種栗的網(wǎng)格模板，劃分速度快、網(wǎng)格質(zhì)量高，網(wǎng)格劃分示意見圖2a，2b和2c，圖2a中，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的網(wǎng)格劃分示意圖，圖2b中，是閥門的局部網(wǎng)格加密示意圖，圖2c中，是栗的局部網(wǎng)格加密示意圖。PumpLinx的求解快速、穩(wěn)健，且其特有的汽蝕模型對(duì)栗的汽蝕等問題的求解結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
[0032]前述的建模、網(wǎng)格劃分過程僅為本發(fā)明的示例性說(shuō)明并非限制性說(shuō)明，也可以是其他方式。
[0033]綜上所述，本發(fā)明既可以得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)，也可以同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合了一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)；進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合，可以獲得更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，而單個(gè)設(shè)備、部件的CFD分析中，一般采用假定的邊界條件，分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確；PumpLinx內(nèi)置了多種栗、閥門等運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置，使得包含管道、栗、閥門等的全系統(tǒng)建模的過程簡(jiǎn)捷、高效；采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置了多種栗的網(wǎng)格模板，可以快速生成高質(zhì)量的網(wǎng)格，計(jì)算效率高且資源需求少，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確；擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型，不但能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕對(duì)栗效率的影響，還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕發(fā)生的位置，對(duì)改進(jìn)栗的設(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)性能具有重要意義。
[0034]本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0035]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，其特征在于，包括: 在得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，其特征在于，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括: 進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析中，各個(gè)部件、管道相互耦合。3.如權(quán)利要求1所述的PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，其特征在于，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括: PumpLinx內(nèi)置多種栗、閥門的運(yùn)動(dòng)機(jī)械的仿真配置。4.如權(quán)利要求1所述的PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，其特征在于，在執(zhí)行得到整個(gè)系統(tǒng)的工況參數(shù)的同時(shí)得到系統(tǒng)中某部件內(nèi)部的流場(chǎng)分布等信息，綜合一維、三維仿真各自的優(yōu)點(diǎn)的步驟的同時(shí)，還包括: 采用“二叉樹”算法以及自適應(yīng)笛卡爾網(wǎng)格，并內(nèi)置多種栗的網(wǎng)格模板。5.如權(quán)利要求1所述的PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法，其特征在于， 所述PumpLinx擁有工業(yè)界獨(dú)一無(wú)二的汽蝕模型。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于PumpLinx的系統(tǒng)級(jí)CFD分析方法。該方法可以推廣應(yīng)用到以泵為核心動(dòng)力的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析中，亦可應(yīng)用于核電廠設(shè)計(jì)外的其它工業(yè)流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。使用PumpLinx進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)CFD分析，可以快速建立全系統(tǒng)模型，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及單個(gè)部件都可以劃分高質(zhì)量的網(wǎng)格，求解過程快速、穩(wěn)健，且能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)汽蝕對(duì)泵的影響，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)以及單個(gè)部件的分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105022895
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510500879
【發(fā)明人】夏栓, 邱健, 戴秋杰, 劉潔
【申請(qǐng)人】上海核工程研究設(shè)計(jì)院
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日