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专利号: 2018115465029
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于,该方法由以下步骤组成:

(1)建立模型:采用Icem、Cad和Caxa软件建立微结构表面上的流体模型,将微结构的尺寸参数映衬到流体模型中;

(2)网格划分:在Ansys的Icem模块中打开步骤(1)所建立的微结构表面上的流体模型并进行网格划分,得到mesh文件;

(3)求解运算:在Fluent模块打开步骤(2)所得mesh文件,选择计算模型和施加边界条件后,经计算求解得到case文件;

(4)导出数据:将步骤(3)所得case文件进行后处理操作,输出关键点处的速度和压力来反应减阻效果的数据;

(5)优化参数:对步骤(4)所得数据进行分析,对比多组数据,获得微结构表面减阻的规律,优化模型参数,继续求解,直至找出最优参数区间。

2.根据权利要求1所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:所述步骤(1)中建立模型是使用Cad、Caxa、Icem绘图软件构建微结构表面的流体模型,微结构尺寸可在模型中进行调整。

3.根据权利要求1所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:所述步骤(2)网格划分需定义模型的出入口和壁面部分,对模型进行块的建立与划分,每个微结构需要划分为一个独立的块,在近壁面对网格进行加密处理,设置网格疏密Spacing为0.0001,生长率Ratio为1.2,确保输出高质量的网格,保证计算的精确性,输出的mesh文件类型选择2d。

4.根据权利要求1所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:所述步骤(3)求解运算所使用的计算模型为VOF模型,针对不同流体状态可选择层流Laminar/湍流k-ε,采用速度入口与压力出口,在Adapt中生成两个寄存器,初始化定义寄存器1微结构内水的体积为0,寄存器2其他流体部分水的体积为1。

5.根据权利要求1所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:所述步骤(4)的数据处理方式为选取关键的点处的速度、压力等作为数据输出的对象,压力参数选择报告选项中的面积分,类型选择为面加权平均值,选择模型中间四分之一段的左右两条线为压力输出对象,对比光滑表面与微结构表面的压差值,并采用(ΔP光-ΔP微)/ΔP光计算得到减阻率。。

6.根据权利要求1所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:所述步骤(5)的优化参数方法为通过对比数个案例的减阻率、压力云图和速度云图,对模型参数进行优化,通过优化求解的多次循环,得到最优参数区间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的具有减阻效果的表面微结构尺寸参数的优化设计方法,其特征在于:该方法可运用于航运、管道运输领域的减阻表面的研发设计过程。