一种基于多孔介质模型的空气系统二维CFD计算方法及系统与流程

本发明属于cfd计算领域，尤其涉及一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法及系统。

背景技术：

1、cfd(computational fluid dynamics)，即计算流体动力学。在进行二维cfd计算分析时，现有技术方法采用等流通面积转换的方式将周向不连续的空气系统节流孔转化为周向连续的环缝，以此使其具备进行二维cfd计算的结构基础。如图1所示，36个中心线高度138mm、直1.80mm的周向不连续的孔按照等流通面积转换为周向连续的环缝后环缝宽度为0.1057mm。模型尺度的急剧锐减对于网格划分而言是一个灾难级的问题，按照现有方法计算得到空气系统节流孔的压力、温度和流量值均严重失真。航空发动机及燃气轮机空气系统包含众多节流孔，若这些节流孔均按照等流通面积转换后进行二维cfd计算，则每个节流孔位置的流动参数均不准确且误差会积累，进而影响到上下游其他空气系统元件的计算结果，无法满足空气系统网络的计算精度要求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于解决通过现有的二维cfd计算方法所得的计算结果严重失真的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，包括：

3、二维cfd建模并设置多孔介质模型的初始损失系数；

4、进行二维cfd计算并提取多孔介质模型孔参数；

5、判断多孔介质模型孔参数与真实参数是否一致；

6、若多孔介质模型孔参数与真实参数不一致，则调整损失系数，并重新进行二维cfd计算并提取多孔介质模型孔参数；

7、若多孔介质模型孔参数与真实参数一致，则结束计算。

8、进一步地，设置多孔介质模型的初始损失系数时，所述初始损失系数可任意设置。

9、进一步地，二维cfd计算包括：根据损失系数以及多孔介质模型的几何参数计算多孔介质模型的节流孔质量流量；根据节流孔的几何参数和实际流动参数计算节流孔的真实质量流量。

10、进一步地，判断多孔介质模型孔参数与真实参数是否一致，包括：计算多孔介质模型的节流孔质量流量与真实质量流量的偏差；判断所述偏差是否在预定范围内，若所述偏差在预定范围内，则多孔介质模型孔参数与真实参数一致，若所述偏差不在预定范围内，则多孔介质模型孔参数与真实参数不一致。

11、5.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，计算多孔介质模型的节流孔质量流量与真实质量流量的偏差的计算公式为：

12、

13、其中，dev表示偏差，m_2d表示多孔介质模型的节流孔质量流量，m_real表示真实质量流量。

14、进一步地，调整损失系数包括：

15、根据计算多孔介质模型的节流孔质量流量与真实质量流量的偏差计算新的损失系数。

16、进一步地，计算新的损失系数包括如下步骤：

17、获取上一步计算时所使用的损失系数；

18、获取上一步计算时所获得的偏差；

19、根据上一步计算时的损失系数以及偏差计算新的损失系数。

20、进一步地，计算新的损失系数的计算公式为：

21、resi+1＝resi+α·devi·resi；

22、其中，i为正整数，res1为初始损失系数，resi+1表示第i次调整后的损失系数；α为松弛因子，用于调整前后两次迭代中损失系数变化的幅度；devi表示第i次计算所得的偏差。

23、进一步地，所述α可以是区间(0,1]内的任意值。

24、本发明还提供一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算系统，采用了上述仍一项所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，并包括：

25、建模模块，用于进行二维cfd建模；

26、存储模块，存储内容包括：计算机可执行指令、模型材质参数、计算公式、计算结果；

27、处理器模块，用于运行所述计算机可执行指令、调用模型材质参数、计算。

28、本发明的技术效果和优点：

29、本发明在多孔介质的基础上，通过改变多孔介质的参数以及建立模型材质转换的损失系数，从而进行二维cfd计算，其计算结果可进行多次校正，计算偏差可控制在预定范围内。

30、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，设置多孔介质模型的初始损失系数时，所述初始损失系数可任意设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，二维cfd计算包括：根据损失系数以及多孔介质模型的几何参数计算多孔介质模型的节流孔质量流量；根据节流孔的几何参数和实际流动参数计算节流孔的真实质量流量。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，判断多孔介质模型孔参数与真实参数是否一致，包括：计算多孔介质模型的节流孔质量流量与真实质量流量的偏差；判断所述偏差是否在预定范围内，若所述偏差在预定范围内，则多孔介质模型孔参数与真实参数一致，若所述偏差不在预定范围内，则多孔介质模型孔参数与真实参数不一致。

5.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，计算多孔介质模型的节流孔质量流量与真实质量流量的偏差的计算公式为：

6.根据权利要求4所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，调整损失系数包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，计算新的损失系数包括如下步骤：

8.根据权利要求6所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，计算新的损失系数的计算公式为：

9.根据权利要求8所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，其特征在于，所述α可以是区间(0,1]内的任意值。

10.一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算系统，其特征在于，采用了权利要求1-9任一所述的一种基于多孔介质模型的空气系统二维cfd计算方法，并包括：

技术总结
本发明公开了一种基于多孔介质模型的空气系统二维CFD计算方法及系统，其中，所述方法包括：二维CFD建模并设置多孔介质模型的初始损失系数；进行二维CFD计算并提取多孔介质模型孔参数；判断多孔介质模型孔参数与真实参数是否一致；若多孔介质模型孔参数与真实参数不一致，则调整损失系数，并重新进行二维CFD计算并提取多孔介质模型孔参数；若多孔介质模型孔参数与真实参数一致，则结束计算。本发明在多孔介质的基础上，通过改变多孔介质的参数以及建立模型材质转换的损失系数，从而进行二维CFD计算，其计算结果可进行多次校正，计算偏差可控制在预定范围内。

技术研发人员：赵伟,周志翔,罗潇,柳山林,彭畅新,郭青林,周淳
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12