管道参数仿真优化方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明属于仿真，具体涉及一种管道参数仿真优化方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、管道流阻是指流体在管道中流动时所受到的阻力。管道流阻主要有管壁壁面摩擦阻力和流体本身的阻力所构成。其中，管道壁面摩擦阻力是指流体与管道壁面之间的相互作用力所产生的阻力。流体在管道壁面上产生摩擦力，使流体的速度减小，从而增加流体的阻力。管道应力是指管道内外收到的力的作用，主要包括管道应力内压力、管道应力外压力、管道应力热应力、管道应力弯曲应力、管道应力压缩应力、管道应力重力应力和管道应力段落应力。

2、通常情况下，管道的管道流阻和管道应力是管道质量的关键指标。管道流阻过大则影响管道内流体流速，管道内流速过小则会对管道本身产生应力损伤。因此，如何在管道生产前获取最优管道的管道流阻参数以及管道应力参数是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种管道流动的仿真方法、系统、电子设备及存储介质，通过对管道几何模型进行一次仿真得到优化后的管道几何模型以及管道受力计算结果，并基于管道几何模型与管道受力计算结果的融合结果进行二次仿真，从而实现了在管道生产前，获取最优管道的管道流阻参数以及管道应力参数。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种管道参数仿真优化方法，所述方法包括：

3、对获取到的第一管道几何模型进行网格化处理，得到第一仿真模型；

4、基于获取到的第一仿真参数对所述第一仿真模型进行计算，根据计算结果中的等值面对所述第一仿真模型进行优化，得到第二管道几何模型和管道受力计算结果；

5、对所述第二管道几何模型进行网格化处理，将所述管道受力计算结果与网格化后的所述第二管道几何模型进行融合，得到第二仿真模型；

6、基于获取到的第二仿真参数对所述第二仿真模型进行计算，所述第二仿真参数包括应力分布和总位移；

7、根据所述应力分布的计算结果和所述总位移的计算结果对所述第二仿真模型进行优化，完成对所述第一管道几何模型的仿真优化。

8、优选地，所述对获取到的第一管道几何模型进行网格化处理，得到第一仿真模型，包括：

9、将所述第一管道几何模型的网格算法设定为背景网格b lockmesh算法；

10、将所述第一管道几何模型的整体网格参考尺度设置为预设参考尺寸；

11、基于所述预设参考尺寸，对所述第一管道几何模型的管道进口i n let、管道出口out let和管道壁面wa l l的网格尺寸进行设置；

12、在所述第一管道几何模型中选着网格区域控制点，得到所述第一仿真模型。

13、优选地，所述第一仿真参数的类型包括求解参数、材质参数、模型参数、模型参数、优化参数、目标参数、外部边界参数、离散格式参数、求解器参数、运行时控制参数和初始化参数。

14、优选地，所述方法还包括：

15、所述求解参数包括求解类型为分离类型，求解时间类型为稳态类型，流动类型为不可压缩类型，重力模型为-x＝0、y＝0、z＝-9.81m/s2,拓扑优化为adjoint；

16、所述材质参数包括流体材料为空气；

17、所述模型参数包括湍流模型算法为雷诺平均方程rans kw-sst；

18、所述优化参数包括修改类型为拓扑水平集leve l set，平滑半径为0.01m，不变补偿和有效值阻尼；

19、所述目标参数包括第一优化目标为功耗损失power loss且权重值为1，第二优化目标为体积vo l ume且权重值为0.33；

20、所述外部边界参数包括速度入口i n let界面、压力出口out let界面和管道壁面wa l l的边界条件；

21、所述离散格式参数包括计算域的离散格式为高斯线性gauss linear；

22、所述求解器参数包括求解算法为压力耦合方程组的半隐式方法simple；

23、所述运行时控制参数包括运行结束时间为1000，时间步长为1，写入数据控制为100；

24、所述初始化参数包括u和p的类型为潜在流量potent ia l f low，k和omega的类型为普朗特prandt l。

25、优选地，所述对所述第二管道几何模型进行网格化处理，包括：

26、对所述第二管道几何模型进行基本网格尺寸、管道进口i n let、管道出口outlet和管道壁面wa l l进行网格细化，得到第二仿真模型。

27、优选地，所述将所述管道受力计算结果与网格化后的所述第二管道几何模型进行融合，还包括：

28、基于网格化后的所述第二管道几何模型的压力分布情况，判断融合完成结果。

29、优选地，所述根据所述应力分布的计算结果和所述总位移的计算结果对所述第二仿真模型进行优化，完成对所述第一管道几何模型的仿真优化之后，包括：

30、基于所述第一仿真参数对仿真优化后的所述第一管道几何模型进行计算，直至得到最优的第一管道几何模型。

31、为了实现上述目的，本发明的第二方面，提供一种管道参数仿真优化系统，所述系统包括：

32、第一预处理模块，用于对获取到的第一管道几何模型进行网格化处理，得到第一仿真模型；

33、第一仿真模块，用于基于获取到的第一仿真参数对所述第一仿真模型进行计算，根据计算结果中的等值面对所述第一仿真模型进行优化，得到第二管道几何模型和管道受力计算结果；

34、第二预处理模块，用于对所述第二管道几何模型进行网格化处理，将所述管道受力计算结果与网格化后的所述第二管道几何模型进行融合，得到第二仿真模型；

35、第二仿真模块，用于基于获取到的第二仿真参数对所述第二仿真模型进行计算，所述第二仿真参数包括应力分布和总位移；

36、模型优化模块，用于根据所述应力分布的计算结果和所述总位移的计算结果对所述第二仿真模型进行优化，完成对所述第一管道几何模型的仿真优化。

37、为了实现上述目的，本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现上述第一方面中任一管道参数仿真优化方法的步骤。

38、为了实现上述目的，本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一管道参数仿真优化方法的步骤。

39、本发明提供的技术方案，具有以下优点：

40、本发明提供的管道参数仿真优化方法，方法包括对获取到的第一管道几何模型进行网格化处理，得到第一仿真模型；基于获取到的第一仿真参数对所述第一仿真模型进行计算，根据计算结果中的等值面对所述第一仿真模型进行优化，得到第二管道几何模型和管道受力计算结果；对所述第二管道几何模型进行网格化处理，将所述管道受力计算结果与网格化后的所述第二管道几何模型进行融合，得到第二仿真模型；基于获取到的第二仿真参数对所述第二仿真模型进行计算，所述第二仿真参数包括应力分布和总位移；根据所述应力分布的计算结果和所述总位移的计算结果对所述第二仿真模型进行优化，完成对所述第一管道几何模型的仿真优化。本发明通过第一仿真参数对第一仿真模型进行优化，从而实现了对管道模型的管道流阻参数优化，降低了管道模型的流阻；通过将第二管道几何模型与管道受力计算结果融合，以及对融合结果进行二次仿真，实现对管道模型的结构进行优化，进而可以在生产前获取最优管道的管道流阻参数以及管道应力参数，降低了管道的流阻以及结构振动，实现了管道的双重优化效果，大大提升了管道的质量，降低了生产成本。