CN110298137A - 优化流量计结构参数的仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种优化流量计结构参数的仿真方法，包括以下步骤：利用已知工况，对流量计的结构参数进行仿真建模；S2：通过前期处理，利用流体计算，得出流量系数的自动标定值；S3：对所述自动标定值的参数数据进行理论分析和建模，得到流量计的最优结构参数。本发明主要通过对流体的仿真模拟和数据分析，得出流量计的结构优化参数。该方法既能提高流量计的测量精度，又可通过软件模拟对流量系数进行标定，大幅节约成本，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及流量计设计的技术领域，特别涉及一种优化流量计结构参数的仿真方法。
背景技术
流体是一种没有固定形态且能够自由流动的物质，因为自然界中只有气体和液体能够流动，所以把液体和气体统称为流体；又因为流体都有外廓(渠道或管道)，属于外廓内的一种物质有时又称为介质。
在工业测控技术飞速进步的现在，工业产品需要通过换代升级来提高自身竞争力。以测量流体的流量计为例，研究费用主要在于多次的开模，人工测试及能源损耗等，费用昂贵，不易施行。而仿真模拟作为一种高科技、低消耗的辅助手段，易于被厂家接受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优化流量计结构参数的仿真方法，以解决现有的流量计生产时所存在的依赖于人工实验，周期长、费用高、不易实时的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用已知工况，根据流量计的结构参数进行仿真建模；
S2：通过前期处理，利用流体计算，得出流量系数的自动标定值；
S3：对所述自动标定值与实际值进行比较，通过修正仿真参数得到最佳仿真结果；
S4：改变流量计的结构参数，利用本仿真方法得到最佳流量系数标定值；
S5：根据所述步骤S4，确定出流量计的最优结构参数。
较佳地，所述结构参数包括：前取压面角度α、后取压面角度β、中线到前取压面的距离a、中线到后取压面的距离b及孔径d。
较佳地，所述步骤S1中包括：建立软件界面和接口，其中，所述软件界面用于输入结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数，所述接口用于将结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数的数据进行连接，以便顺利进行步骤S2的计算。
较佳地，所述步骤S1中：首先调用solidworks建模，然后采用hypermesh划分网格图，再采用gambit定义边界图，最后调用fluent，并建立接口连接各软件有效元素完成仿真建模。
较佳地，所述步骤S2中：采用fluent对所述结构参数进行流体的仿真计算时，根据不同的介质管道、流体类型进行分别独立的仿真，得到不同的介质管道、流体类型条件下的符合误差需求的流量系数的自动标定值。
较佳地，所述步骤S3中还包括：将仿真计算得到的数据与实际的数据进行比较，若误差小于预设阈值，则进入步骤S4，否则修改所述仿真参数后再返回步骤S1继续执行。
较佳地，所述步骤S4中包括：对所述仿真参数的数据进行保存；对所述仿真参数的数据采用预建立的模型进行理论分析和建模，得到最优结构参数。
本发明主要通过对流量计的结构建模和流体的仿真计算对流量系数进行标定，并通过与标准测量值的对比，通过数据建模的方法得出流量计的最优结构参数。该方法既能提高流量计的测量精度，又可通过软件模拟对流量系数进行标定，大幅节约成本，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明方法整体流程图；
图2为优选实施例的具体流程图。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，本实施例提供的一种优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用已知工况，根据流量计的结构参数进行仿真建模；
S2：通过前期处理，利用流体计算，得出流量系数的自动标定值；
S3：对所述自动标定值与实际值进行比较，通过修正仿真参数得到最佳仿真结果；
S4：改变流量计的结构参数，利用本仿真方法得到最佳流量系数标定值；
S5：根据所述步骤S4，确定出流量计的最优结构参数。
其中，步骤S1中流量计的结构参数包括：前取压面角度α、后取压面角度β、中线到前取压面的距离a、中线到后取压面的距离b及孔径d。当然，在其他优选实施例中还包括其他需要改变及仿真的特征。
该方法通过流体仿真运算及数据分析和建模理论来确定流量计的最优结构参数，从而解决现阶段工业流量计的测量精度偏低，标定成本偏高的问题。采用仿真的方法，改变对流量计的五个主要结构参数：前取压面角度α、后取压面角度β、中线到前取压面的距离a，中线到后取压面的距离b，孔径d进行流体计算，并对数据进行分析和建模，最终确定流量计的最优结构参数。同时，该方法可以通过仿真对流量系数α进行标定，进而有效减少误差，节约成本，实用性良好。
进一步优选的，上述的步骤S1中包括：建立软件界面和接口，其中，所述软件界面用于输入结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数，所述接口用于将结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数的数据进行连接，以便顺利进行步骤S2的计算。这样，在所涉及的仿真界面中输入要求的数据后，按下计算按键之后，电脑后台会自动标定出流量系数。
具体地，步骤S1中：参考图2所示，该方法首先调用solidworks进行3D建模，然后采用hypermesh划分网格图，再采用gambit定义边界图，最后调用fluent以实现流量计算，并建立接口连接各软件有效元素完成仿真建模，该方法适用性较好。
进一步优选的，上述的步骤S2中：采用fluent对所述结构参数进行流体的仿真计算时，根据不同的介质管道、流体类型进行分别独立的仿真，得到不同的介质管道、流体类型条件下的符合误差需求的流量系数的自动标定值。该处理方法可以模拟不同的介质管道，无论是最常见的液态水还是气态介质，亦或是危险的有毒气体，都能通过本方法来模拟出接近实际的数据，降低了操作时间和风险，应用范围广。
再次参考图2所示，在步骤S3中还包括：将仿真得到的参数数据与实际的数据进行比较，若误差小于预设阈值，则进入步骤S4，否则修改所述结构参数后再返回步骤S1重新运行。本实施例中的预设阈值为1％。在其他优选实施例中，本领域技术人员可根据需要改变该预设阈值的实际值。
再次参考图2所示，上述的步骤S4中进一步包括：对所述仿真参数的数据进行保存；对所述仿真参数的数据采用预建立的模型进行理论分析和建模，得到最优结构参数。具体的对得到的仿真数据进行主元分析和建模，得到上述五个结构参数的最优值，并确定对流量计误差影响最大的结构参数作为最优特征参数。
此外，还包括对所得到的最优特征参数再进行开模验证。验证结束后结束流程即可。该方法通过设计合理的界面和接口，对流量计的流量系数进行仿真标定，并通过数据建模的方法得到最优结构参数。该方法可以替代流量系数的人工标定，提高流量计的测量精度，降低成本，提高品质。
据调研，某流量计厂开模费用约为1000元左右，若是特殊介质，开模费用以及测试费用会更高。制造一个合格的工业流量计至少需要开模20余次，若采用本发明方法，则每次制作新产品可以节约2万元左右的费用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：利用已知工况，根据流量计的结构参数进行仿真建模；
S2：通过前期处理，利用流体计算，得出流量系数的自动标定值；
S3：对所述自动标定值与实际值进行比较，通过修正仿真参数得到最佳仿真结果；
S4：改变流量计的结构参数，利用本仿真方法得到最佳流量系数标定值；
S5：根据所述步骤S4，确定出流量计的最优结构参数。
2.根据权利要求1所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述结构参数包括：前取压面角度α、后取压面角度β、中线到前取压面的距离a、中线到后取压面的距离b及孔径d。
3.根据权利要求1所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中包括：建立软件界面和接口，其中，所述软件界面用于输入结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数，所述接口用于将结构参数、仿真计算的入口参数及迭代次数的数据进行连接，以便顺利进行步骤S2的计算。
4.根据权利要求1或3所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中：首先调用solidworks建模，然后采用hypermesh划分网格图，再采用gambit定义边界图，最后调用fluent，并建立接口连接各软件有效元素完成仿真建模。
5.根据权利要求1所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中：采用fluent对所述结构参数进行流体的仿真计算时，根据不同的介质管道、流体类型进行分别独立的仿真，得到不同的介质管道、流体类型条件下的符合误差需求的流量系数的自动标定值。
6.根据权利要求1或5所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括：将仿真计算得到的数据与实际的数据进行比较，若误差小于预设阈值，则进入步骤S4，否则修改所述仿真参数后再返回步骤S1继续执行。
7.根据权利要求1所述的优化流量计结构参数的仿真方法，其特征在于，所述步骤S4中包括：对所述仿真参数的数据进行保存；对所述仿真参数的数据采用预建立的模型进行理论分析和建模，得到最优结构参数。
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