一种基于Fluent有限元分析法的阻垢器测试方法与流程

一种基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法
技术领域
1.本发明涉及阻垢器测试技术领域，更具体地说，它涉及一种基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法。


背景技术：

2.有限元分析（fea，finite element analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
3.有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
4.功能合金材料阻垢器发挥阻垢效能的关键除了材料本身外，还与流体介质与材料的接触程度密切相关，因此在设计材料芯片形状以及材料芯片组时，流体流动应同时满足以下条件：
①
应有足够的与合金芯片的接触时间；
②ꢀ
应与芯片保持最大的接触面积；
③ꢀ
应保持均匀分布的紊态流场状态；
④ꢀ
应获得尽可能均匀的压力分布；
⑤
应获得尽可能小的压降。为了能够在设计阻垢器就满足上述条件，则需要通过流体模拟软件来实现模拟过程，从而需要对模拟测试方法进行设计，以满足实际需要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法，对阻垢器的结构设计或优化方向给出基于数值模拟技术的理论指导，并结合已有设计给出验证或优化结论。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法，包括如下步骤：对阻垢器进行建模，并对建立好的阻垢器模型进行网格划分，指定流体进出的边界；根据阻垢器模型设立控制方程式，并设定控制参数、物性参数以及流体进出条件；将阻垢器的实际参数输入到控制方程式中，对其进行迭代计算和收敛性检验；输出可视化模拟结果。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述阻垢器的实际参数包括模拟水流参数、组成部件的材料强度、形状参数、尺寸参数。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述模拟水流参数包括流速参数、流径参数。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述可视化模拟结果包括压力云图、流速云图、
流线图以及流线动态视频。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述压力云图中包括阻垢器每个位置的受力参数，用于显示阻垢器孔道内压强差异，判断紊流区域、死水区域分布结果，判断水头损失结果。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述流速云图中包括阻垢器中每个与模拟水流接触位置的流速参数，用于显示阻垢器孔道内元流流速差异，判断紊流区域、死水区域分布结果。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述流线图和所述流线动态视频用于显示阻垢器孔道内元流沿水流方向的流线间流速差异，判断水随壁面改变时，水流的流动响应结果。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述可视化模拟结果设置有报警阈值范围，若阻垢器的某个位置的受力参数或流速参数超出报警阈值范围，则会发出报警提示。
14.综上所述，本发明具有以下有益效果：利用fluent有限元分析法对净水产品流道进行流体模拟实验，能够保证材料运用的合理性；在进行实际流体模拟实验时，能够得到相应的可视化模拟结果，通过压力云图，得到孔道内压强差异，辅助判断紊流区域、死水区域分布特点，同时考察水头损失；通过流速云图，得到孔道内元流流速差异，进而判断紊流区域、死水区域分布特点；通过流线图和流线动态视频，得到孔道内元流沿水流方向的流线间流速差异，进而可以判断水随壁面改变时，流动的响应情况。因此可以得到阻垢器的数值模拟情况，包括研究阻垢器结构的稳定性、结构促使材料与流体介质充分接触的涡轮效应，从而对阻垢器的结构设计或优化方向给出基于数值模拟技术的理论指导，并结合已有设计给出验证或优化结论。
附图说明
15.图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
17.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作（或步骤）描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
18.本发明提供一种基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法，包括如下步骤：s1、对阻垢器进行建模，并对建立好的阻垢器模型进行网格划分，指定流体进出的边界；采用支持流体模拟的软件来实现本发明的发明，在建模阶段可以利用相关三维建模软件建好三维模型后在导入到流体模拟的软件中。
19.s2、根据阻垢器模型设立控制方程式，并设定控制参数、物性参数以及流体进出条件；控制方程式根据组成阻垢器的具体零件形状去设计，一般的在流体模拟软件是存在相
关的立体有限元分析法的通用方程式的，这时只需要选择与阻垢器形状相对应的零件的控制方程便可以。
20.s3、将阻垢器的实际参数输入到控制方程式中，对其进行迭代计算和收敛性检验；其中阻垢器的实际参数包括模拟水流参数、组成部件的材料强度、形状参数、尺寸参数，模拟水流参数包括流速参数、流径参数。
21.s4、输出可视化模拟结果。可视化模拟结果包括压力云图、流速云图、流线图以及流线动态视频。压力云图中包括阻垢器每个位置的受力参数，用于显示阻垢器孔道内压强差异，判断紊流区域、死水区域分布结果，判断水头损失结果；流速云图中包括阻垢器中每个与模拟水流接触位置的流速参数，用于显示阻垢器孔道内元流流速差异，判断紊流区域、死水区域分布结果；流线图和流线动态视频用于显示阻垢器孔道内元流沿水流方向的流线间流速差异，判断水随壁面改变时，水流的流动响应结果。
22.本发明的基于fluent有限元分析法的阻垢器测试方法的原理和优势在于：利用fluent有限元分析法对净水产品流道进行流体模拟实验，能够保证材料运用的合理性；在进行实际流体模拟实验时，能够得到相应的可视化模拟结果，通过压力云图，得到孔道内压强差异，辅助判断紊流区域、死水区域分布特点，同时考察水头损失；通过流速云图，得到孔道内元流流速差异，进而判断紊流区域、死水区域分布特点；通过流线图和流线动态视频，得到孔道内元流沿水流方向的流线间流速差异，进而可以判断水随壁面改变时，流动的响应情况。因此可以得到阻垢器的数值模拟情况，包括研究阻垢器结构的稳定性、结构促使材料与流体介质充分接触的涡轮效应，从而对阻垢器的结构设计或优化方向给出基于数值模拟技术的理论指导，并结合已有设计给出验证或优化结论。
23.具体的，可视化模拟结果设置有报警阈值范围，若阻垢器的某个位置的受力参数或流速参数超出报警阈值范围，则会发出报警提示。
24.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。