一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质与流程

1.本技术涉及充气膜流体力学分析领域，具体而言，涉及一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质。


背景技术：

2.气膜结构常应用于工业料场用途，大量煤堆解吸生成有害气体会威胁人员的职业健康；由于有害气体泄露试验较为危险，成本高昂且重复性差，现有的充气膜流体力学分析过程中分析精度较差，造成分析结果偏离，影响分析结果。
3.针对上述问题，目前亟待有效的技术解决方案。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质，可以通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，构建自定义的风速函数，建立膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，对空气流动进行模拟，实现数据分析和结果可视化输出的技术。
5.本技术还提供了一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法，包括：
6.获取充气膜的参数信息，构建风速函数；
7.构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；
8.标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；
9.根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；
10.根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。
11.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法中，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；
12.分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm。
13.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法中，所述根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：
14.构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；
15.获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；
16.判断所述粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；
17.若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；
18.若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进
行统计。
19.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法中，所述若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计，包括：
20.获取颗粒数量，将颗粒数量与预设的数量进行比较，得到数量差值；
21.判断所述数量差值是否大于预设阈值；
22.若大于，则判定颗粒数量大于预设的数量，表示颗粒粒径满足要求；
23.若小于，则判定颗粒粒径不满足要求，对颗粒粒径参数信息进行调整。
24.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法中，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：
25.设置二阶迎风格式的求解法，进行全局初始化；
26.设定时间步长和总时间，开始迭代计算，并计算迭代残差值；
27.判断所述迭代残差值是否小于预设的残差阈值；
28.若小于，则判定迭代计算收敛；
29.若大于或等于，则继续进行迭代计算直到计算至收敛，得到随时间动态变化的风场。
30.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法中，所述若小于，则判定迭代计算收敛，包括：
31.设定采集时间窗口，获取不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度；
32.将相邻时间段内的充气膜内有害气体的浓度进行差值计算，得到浓度差值，并计算浓度变化率；
33.判断所述浓度变化率是否大于或等于预设的变化率阈值；
34.若大于或等于，则调整出风口位置及出风口数量；
35.若小于，则生成充气膜内有害气体浓度变化曲线。
36.第二方面，本技术实施例提供了一种基于充气膜的流体力学数值模拟系统，该系统包括：存储器及处理器，所述存储器中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序，所述基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序被所述处理器执行时实现以下步骤：
37.获取充气膜的参数信息，构建风速函数；
38.构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；
39.标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；
40.根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；
41.根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。
42.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟系统中，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；
43.分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm。
44.可选地，在本技术实施例所述的基于充气膜的流体力学数值模拟系统中，所述根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：
45.构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；
46.获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；
47.判断所述粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；
48.若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；
49.若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计。
50.第三方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序，所述基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的步骤。
51.由上可知，本技术实施例提供的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质，通过获取充气膜的参数信息，构建风速函数；构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果；通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，构建自定义的风速函数，建立膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，对空气流动进行模拟，实现数据分析和结果可视化输出的技术。
52.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，本技术的优点部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
53.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
54.图1为本技术实施例提供的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的流程图；
55.图2为本技术实施例提供的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的颗粒粒径判断流程图；
56.图3为本技术实施例提供的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的颗粒粒径参数调整流程图；
57.图4为本技术实施例提供的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的模型迭代计算方法流程图；
58.图5为本技术实施例提供的基于充气膜的流体力学数值模拟系统的结构示意图。
具体实施方式
59.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
60.应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.请参照图1，图1是本技术一些实施例中的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法的流程图。该基于充气膜的流体力学数值模拟方法用于终端设备中，该基于充气膜的流体力学数值模拟方法，包括以下步骤：
62.s101，获取充气膜的参数信息，构建风速函数；
63.s102，构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；
64.s103，标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；
65.s104，根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；
66.s105，根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。
67.需要说明的是，本发明通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，然后构建自定义的风速函数，采用ansys自带的3d建模插件建立起三维的膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，将网格文件导入fluent求解器，并设置组分、计算模型、算法以及边界条件，在fluent求解器内导入风速函数，初始化后开始对空气流动进行模拟，直到计算至收敛(稳态)或者是设定的时间范围结束(瞬态)，计算完成后进行数据分析和结果可视化输出，获得充气膜结构内部各点位的气体浓度，依据此来确定出风口位置和数量；确定出风口位置及数量后，在原有三维模型上构建出风口，再次计算网格划分、计算求解，得到工业料场解吸产生的四种有害气体在气膜内部的质量分数云图、速度云图，如满足国标下的气体浓度则说明该测算出风口的cfd数值模拟方法具备可行性。
68.根据本发明实施例，构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；
69.分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm，优选为1mm。
70.需要说明的是，在气膜结构的三维模型内部按照实际运行情况，建立内部料场的三维模型，堆放物形状为梯形，堆高参考现场实际堆高，将堆放物定义为壁面；选择网格形状并控制网格大小，输入数值，数字越小，计算精度越高。
71.请参照图2，图2是本技术一些实施例中的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法的颗粒粒径判断流程图。根据本发明实施例，根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：
72.s201，构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；
73.s202，获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；
74.s203，判断粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；
75.s204，若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；
76.s205，若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计。
77.需要说明的是，本方法采用拉格朗日法对颗粒(粉尘、矿尘)进行追踪，dpm方程计算公式如下：
[0078][0079]
其中，fd是单位质量下颗粒所受曳力，u
p
是颗粒运动速度，t是时间；
[0080][0081]cd
为曳力系数，pf为流体密度(此处为空气)，af为面积，u为流体速度，曳力系数一般与颗粒雷诺数相关联，雷诺数由式子计算得出；曳力系数计算公式如下：
[0082][0083]
请参照图3，图3是本技术一些实施例中的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法的颗粒粒径参数调整流程图。根据本发明实施例，若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计，包括：
[0084]
s301，获取颗粒数量，将颗粒数量与预设的数量进行比较，得到数量差值；
[0085]
s302，判断数量差值是否大于预设阈值；
[0086]
s303，若大于，则判定颗粒数量大于预设的数量，表示颗粒粒径满足要求；
[0087]
s304，若小于，则判定颗粒粒径不满足要求，对颗粒粒径参数信息进行调整。
[0088]
需要说明的是，通过判断颗粒粒径大小以及满足要求的颗粒粒径数量，进行判断颗粒粒径参数信息是否满足要求，从而可以根据满足要求的颗粒粒径数量进行实时调整颗粒粒径参数信息，使数值模拟结果更加接近实际值。
[0089]
请参照图4，图4是本技术一些实施例中的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法的模型迭代计算方法流程图。根据本发明实施例，构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：
[0090]
s401，设置二阶迎风格式的求解法，进行全局初始化；
[0091]
s402，设定时间步长和总时间，开始迭代计算，并计算迭代残差值；
[0092]
s403，判断迭代残差值是否小于预设的残差阈值；
[0093]
s404，若小于，则判定迭代计算收敛；
[0094]
s405，若大于或等于，则继续进行迭代计算直到计算至收敛，得到随时间动态变化的风场。
[0095]
需要说明的是，通过设定时间步长和总时间进行模型迭代计算，对模型进行训练，使模型更加精准，当残差值小于1
×
10-4则为计算收敛。
[0096]
根据本发明实施例，若小于，则判定迭代计算收敛，包括：
[0097]
设定采集时间窗口，获取不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度；
[0098]
将相邻时间段内的充气膜内有害气体的浓度进行差值计算，得到浓度差值，并计算浓度变化率；
[0099]
判断浓度变化率是否大于或等于预设的变化率阈值；
[0100]
若大于或等于，则调整出风口位置及出风口数量；
[0101]
若小于，则生成充气膜内有害气体浓度变化曲线。
[0102]
需要说明的是，通过设定时间窗口进行设定采集间隔，并判断不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度，通过判断相邻时间段内浓度差值，进行判断充气膜过滤有害气体的负荷，进而可以灵活调整出口数量及出口位置。
[0103]
根据本发明实施例，还包括：根据模型和边界条件进行设置相应的参数，边界条件包括内外壁面均为静止壁面，剪切条件中设置建筑结构为无滑移状态；
[0104]
初始化单元区域条件中的气体为空气；
[0105]
送风口类型选取速度入口，根据风量大小计算风速。
[0106]
请参照图5，图5是本技术一些实施例中的一种基于充气膜的流体力学数值模拟系统的结构示意图。第二方面，本技术实施例提供了一种基于充气膜的流体力学数值模拟系统5，该系统包括：存储器51及处理器52，存储器51中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序，基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0107]
获取充气膜的参数信息，构建风速函数；
[0108]
构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；
[0109]
标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；
[0110]
根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；
[0111]
根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。
[0112]
需要说明的是，本发明通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，然后构建自定义的风速函数，采用ansys自带的3d建模插件建立起三维的膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，将网格文件导入fluent求解器，并设置组分、计算模型、算法以及边界条件，在fluent求解器内导入风速函数，初始化后开始对空气流动进行模拟，直到计算至收敛(稳态)或者是设定的时间范围结束(瞬态)，计算完成后进行数据分析和结果可视化输出，获得充气膜结构内部各点位的气体浓度，依据此来确定出风口位置和数量；确定出风口位置及数量后，在原有三维模型上构建出风口，再次计算网格划分、计算求解，得到工业料场解吸产生的四种有害气体在气膜内部的质量分数云图、速度云图，如满足国标下的气体浓度则说明该测算出风口的cfd数值模拟方法具备可行性。
[0113]
根据本发明实施例，构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；
[0114]
分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm，优选为1mm。
[0115]
需要说明的是，在气膜结构的三维模型内部按照实际运行情况，建立内部料场的三维模型，堆放物形状为梯形，堆高参考现场实际堆高，将堆放物定义为壁面；选择网格形状并控制网格大小，输入数值，数字越小，计算精度越高。
[0116]
根据本发明实施例，根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：
[0117]
构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；
[0118]
获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；
[0119]
判断粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；
[0120]
若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；
[0121]
若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计。
[0122]
需要说明的是，本方法采用拉格朗日法对颗粒(粉尘、矿尘)进行追踪，dpm方程计算公式如下：
[0123][0124]
其中，fd是单位质量下颗粒所受曳力，u
p
是颗粒运动速度，t是时间；
[0125][0126]cd
为曳力系数，pf为流体密度(此处为空气)，af为面积，u为流体速度，曳力系数一般与颗粒雷诺数相关联，雷诺数由式子计算得出；曳力系数计算公式如下：
[0127][0128]
根据本发明实施例，若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计，包括：
[0129]
获取颗粒数量，将颗粒数量与预设的数量进行比较，得到数量差值；
[0130]
判断数量差值是否大于预设阈值；
[0131]
若大于，则判定颗粒数量大于预设的数量，表示颗粒粒径满足要求；
[0132]
若小于，则判定颗粒粒径不满足要求，对颗粒粒径参数信息进行调整。
[0133]
需要说明的是，通过判断颗粒粒径大小以及满足要求的颗粒粒径数量，进行判断颗粒粒径参数信息是否满足要求，从而可以根据满足要求的颗粒粒径数量进行实时调整颗粒粒径参数信息，使数值模拟结果更加接近实际值。
[0134]
根据本发明实施例，构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：
[0135]
设置二阶迎风格式的求解法，进行全局初始化；
[0136]
设定时间步长和总时间，开始迭代计算，并计算迭代残差值；
[0137]
判断迭代残差值是否小于预设的残差阈值；
[0138]
若小于，则判定迭代计算收敛；
[0139]
若大于或等于，则继续进行迭代计算直到计算至收敛，得到随时间动态变化的风场。
[0140]
需要说明的是，通过设定时间步长和总时间进行模型迭代计算，对模型进行训练，使模型更加精准，当残差值小于1
×
10-4则为计算收敛。
[0141]
根据本发明实施例，若小于，则判定迭代计算收敛，包括：
[0142]
设定采集时间窗口，获取不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度；
[0143]
将相邻时间段内的充气膜内有害气体的浓度进行差值计算，得到浓度差值，并计算浓度变化率；
[0144]
判断浓度变化率是否大于或等于预设的变化率阈值；
[0145]
若大于或等于，则调整出风口位置及出风口数量；
[0146]
若小于，则生成充气膜内有害气体浓度变化曲线。
[0147]
需要说明的是，通过设定时间窗口进行设定采集间隔，并判断不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度，通过判断相邻时间段内浓度差值，进行判断充气膜过滤有害气体的负荷，进而可以灵活调整出口数量及出口位置。
[0148]
根据本发明实施例，还包括：根据模型和边界条件进行设置相应的参数，边界条件包括内外壁面均为静止壁面，剪切条件中设置建筑结构为无滑移状态；
[0149]
初始化单元区域条件中的气体为空气；
[0150]
送风口类型选取速度入口，根据风量大小计算风速。
[0151]
本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，可读存储介质中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序，基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的步骤。
[0152]
本发明公开的一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质，通过获取充气膜的参数信息，构建风速函数；构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果；通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，构建自定义的风速函数，建立膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，对空气流动进行模拟，实现数据分析和结果可视化输出的技术。
[0153]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其
它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0154]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0155]
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0156]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0157]
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

技术特征：
1.一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，包括：获取充气膜的参数信息，构建风速函数；构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。2.根据权利要求1所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm。3.根据权利要求2所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，所述根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；判断所述粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计。4.根据权利要求3所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，所述若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计，包括：获取颗粒数量，将颗粒数量与预设的数量进行比较，得到数量差值；判断所述数量差值是否大于预设阈值；若大于，则判定颗粒数量大于预设的数量，表示颗粒粒径满足要求；若小于，则判定颗粒粒径不满足要求，对颗粒粒径参数信息进行调整。5.根据权利要求1所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：设置二阶迎风格式的求解法，进行全局初始化；设定时间步长和总时间，开始迭代计算，并计算迭代残差值；判断所述迭代残差值是否小于预设的残差阈值；若小于，则判定迭代计算收敛；若大于或等于，则继续进行迭代计算直到计算至收敛，得到随时间动态变化的风场。6.根据权利要求5所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法，其特征在于，所述若小于，则判定迭代计算收敛，包括：设定采集时间窗口，获取不同时间段内的充气膜内有害气体的浓度；
将相邻时间段内的充气膜内有害气体的浓度进行差值计算，得到浓度差值，并计算浓度变化率；判断所述浓度变化率是否大于或等于预设的变化率阈值；若大于或等于，则调整出风口位置及出风口数量；若小于，则生成充气膜内有害气体浓度变化曲线。7.一种基于充气膜的流体力学数值模拟系统，其特征在于，该系统包括：存储器及处理器，所述存储器中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序，所述基于充气膜的流体力学数值模拟方法的程序被所述处理器执行时实现以下步骤：获取充气膜的参数信息，构建风速函数；构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果。8.根据权利要求7所述的基于充气膜的流体力学数值模拟系统，其特征在于，所述构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛，包括：充气膜结构模型选用分区混合网格进行划分，得到若干个划分区域；分区混合网格的划分包括壁面处使用边界层网格划分，以增强壁面函数的处理水平，相邻划分区域的网格尺寸差范围为0.1mm-2mm。9.根据权利要求8所述的基于充气膜的流体力学数值模拟系统，其特征在于，所述根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图，包括：构建dpm模型，创建颗粒入射口，并使颗粒向充气膜内部运动；获取颗粒粒径参数信息，将颗粒粒径参数信息与预设的颗粒粒径进行比较，得到粒径偏差率；判断所述粒径偏差率是否大于第一阈值且小于第二阈值；若大于，则生成颗粒扩散系数偏差，根据颗粒扩散系数偏差生成颗粒运动轨迹分布信息；若小于第一阈值，则生成颗粒质量分数，并对颗粒进行计数，生成颗粒数量，并进行统计。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序，所述基于充气膜的流体力学数值模拟方法程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的基于充气膜的流体力学数值模拟方法的步骤。

技术总结
本申请提供了一种基于充气膜的流体力学数值模拟方法、系统及介质，该方法包括：获取充气膜的参数信息，构建风速函数；构建三维充气膜结构物理模型，将模型进行网格划分，并导入风速函数对空气流动进行模拟，直至收敛；标定多个充气膜结构采集点位，并获取各个点位气体浓度；根据气体浓度计算气体在充气膜内部的质量分数云图与速度云图；根据质量分数云图与速度云图得到数值模拟结果；通过确定气膜结构的外形基本参数和进风口尺寸，构建自定义的风速函数，建立膜结构物理模型，对模型进行非结构化网格划分，对空气流动进行模拟，实现数据分析和结果可视化输出的技术。析和结果可视化输出的技术。析和结果可视化输出的技术。


技术研发人员：盛小龙 王洪晖 薛嘉昆 赖文晖 尚明
受保护的技术使用者：中成空间（深圳）智能技术有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/12