申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2024-04-13

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118228333A

主分类号：G06F30/10

分类号：G06F30/10;G06F30/23;G06F30/28;G06F17/10;G06F113/08;G06F111/04;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明提出一种多功能过滤流道拓扑优化设计方法，首先基于过滤流道的拓扑优化初始设计域，建立含有单挡板的拓扑优化初始设计域参数化几何模型；然后基于待过滤的异物尺寸，获取过滤流道的拓扑优化初始设计域几何参数，并基于此建立过滤流道的有限元分析模型，之后以流道的最小能量耗散为目标，建立过滤流道的拓扑优化数学模型，并优化求解；依据优化结果，确定过滤流道的边界，拟合实现优化后过滤流道的建模。该方法能够有效的提高过滤流道的过滤性能，并且降低过滤流道的压降。

主权项：1.一种多功能过滤流道拓扑优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：基于过滤流道的拓扑优化初始设计域，建立含有单挡板的拓扑优化初始设计域参数化几何模型；步骤2：基于待过滤的类球形异物的球形外包络的最大直径，确定所述拓扑优化初始设计域参数化几何模型的流道入口高度h1，要求h1不小于待过滤的类球形异物的球形外包络的最大直径；基于长条形异物的长方体外包络尺寸与过滤流道之间的过滤几何约束关系，确定过滤流道的尺寸l1、l2、a、h2、h3；所述过滤几何约束关系为：h2≥l1tanθ+h1-dcosθl2≤Lcosθ+dsinθh3＜Lsinθ+h1-dcosθL2+w2＜L′2h1＞0；h2＞0；h3＞0 其中，L′为长条形异物的长方体外包络的长度，w为流道宽度，L为长条形异物在二维平面上的投影长度，h1为流道入口高度，h2为挡板最高点高度，h3为流道出口高度，a为挡板宽度，l1为挡板中心轴到设计域边界的距离，l2为设计域的宽度，θ为过滤流道实现长条形异物过滤时长条形异物长度方向与流道入口平行线的夹角，d为长条形异物的最小径向尺寸；步骤3：根据步骤2获得的过滤流道的拓扑优化初始设计域，以及过滤流道的工况，建立过滤流道的有限元分析模型；步骤4：根据步骤3建立的过滤流道的有限元分析模型，以流道的最小能量耗散为目标，建立过滤流道的拓扑优化数学模型：find:X＝x1,x2,...,xn 0＜xmin≤xi≤1其中，X为设计域拓扑优化变量，由设计域中的n个伪密度x1,x2,...,xn组成，φ为目标函数，μ为流体动力黏度，u为流体流动速度，α为流体逆渗透率，Ω为设计域，V为初始设计域体积，fU为体分比；步骤5：对步骤4建立的优化模型进行拓扑优化求解，获得优化结果；步骤6：依据步骤5获得的优化结果，设定伪密度阈值x，取伪密度为x±σ的伪密度区域为过滤流道的边界，在每个边界上均布N个点，采用拟合依次经过N个点，实现优化后过滤流道的建模。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 多功能过滤流道拓扑优化设计方法

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