用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及農業節水灌溉設備技術領域，尤其涉及一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置。其中，方法主要包括以下步驟：建立相鄰濾片間流道的第一結構模型，對第一結構模型進行數值模擬計算，以確定流道的第一流道參數；根據第一流道參數，預設流道修正項；根據流道修正項，通過分形算法對第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；對第二結構模型進行可靠性驗證。裝置主要包括建模單元、修正單元和驗證單元。該方法及裝置能夠縮短設計制造周期，降低設計成本，其優化設計出的濾片流道結構具有很好的過濾效果，有效降低過濾產生的水頭損失；同時該方法和裝置還可以可靠地、低消耗地驗證結構設計的有效性。

Method and device for designing filter passage structure for laminated filter

The invention relates to the technical field of agricultural water-saving irrigation equipment, in particular to a method and a device for the design of a filter channel structure for a laminated filter. The method includes the following steps: first to build the mathematical model of adjacent filter between the channel, to simulate the structure of the first model, the first flow parameters to determine the channel; according to the first preset channel flow parameter correction; according to channel correction, through fractal algorithm computational domain boundaries for the first iteration of the model structure in order to get the second amendment structure model; to verify the reliability of the structure of second models. The device mainly comprises a modeling unit, a correction unit and a verification unit. The method and the device can shorten the design cycle, reduce design cost, filter channel structure optimization design has a good filtering effect, effectively reduce the head loss of the filter; at the same time, the method and the device can be reliably and low consumption to verify the structure validity.

【技術實現步驟摘要】
用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置
本專利技術涉及農業節水灌溉設備
，尤其涉及一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置。
技術介紹
微灌是目前較為普及的節水灌溉方式，其大幅度的降低了農業用水量，但是這類型的灌溉技術對于水質的要求是較為嚴格的，如果不能有效的去除灌溉水中的各類雜質，會嚴重影響水的質量，造成各級設備的堵塞，嚴重的會造成整個滴灌或微灌系統的癱瘓和報廢。就我國的中小型農業灌溉來說，尤其是在引用黃河水的河套灌區，其引水中的主要雜質是大量細粒泥沙。因此，在微灌的灌溉系統中，泥沙的過濾效率就成為了灌溉系統是否成功的關鍵。目前，疊片式過濾器作為微灌灌溉系統中優選的過濾器，其核心部件是疊片，疊片式過濾器的塑料疊片上下表面刻有大量縱向微型溝槽并疊壓在內支撐上，通過彈簧和流體壓力壓緊，疊片之間的溝槽交叉，形成一系列獨特過濾通道的深層過濾單元。疊片式過濾器工作時，水流是從濾芯外環進入疊片濾片由內環流出，疊片通過彈簧和流體壓力壓緊，壓差越大，疊片壓得越緊，形成了疊片自鎖性高效過濾。目前針對疊片式過濾器過濾效率的研究，主要集中于對其自動反沖洗的分析，其中大田試驗以及平臺試驗在疊片過濾器的優化設計中，因其準確性的保證而得到了較為廣泛的應用。但是，針對疊片過濾器的設計加工需要制作相應的模具，其設計制造的周期很長，且利用試驗測試對過濾器中濾片的流道結構進行優化的方法不夠經濟合理。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是提供了一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置，能夠縮短設計制造周期，其優化設計出的濾片流道結構具有很好的過濾效果，有效降低過濾產生的水頭損失。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法，包括以下步驟：建立相鄰濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數；根據所述第一流道參數，預設流道修正項；根據所述流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；對所述第二結構模型進行可靠性驗證。進一步的，所述的建立濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數，進一步包括：通過幾何建模構建所述第一結構模型；對所述第一結構模型進行網格劃分；對所述第一結構模型的計算域設定邊界條件；根據所述邊界條件，通過計算流體動力學算法對網格劃分后的第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數。進一步的，所述的根據邊界條件，通過計算流體動力學算法對網格劃分后的第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數，進一步包括：確定所述流道的第一流道參數包括流道內流體的湍流模型、壓力項和壓力速度耦合項；通過定常的半隱式非耦合算法計算所述湍流模型；利用壓力求解器、通過二階迎風格式計算所述壓力項；通過SIMPLE算法計算所述壓力速度耦合項。進一步的，所述的根據第一流道參數，預設流道修正項，進一步包括：根據第一流道參數，預設所述流道內的過濾精度、以及泥沙濃度分布參數。進一步的，所述的根據流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型，進一步包括：根據所述流道修正項，利用KOCH曲線對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正。進一步的，所述的根據流道修正項，利用KOCH曲線對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，進一步包括：確定所述流道內的過濾精度包括流道截面內切圓面積；確定所述第一結構模型的計算域邊界的全部邊角；保持所述流道截面內切圓面積恒定，利用KOCH曲線將任一個所述邊角迭代修正為三個邊角；對修正后的全部所述邊角進行倒角，以得到所述第二結構模型。進一步的，所述的保持流道截面內切圓面積恒定，利用KOCH曲線將任一個所述邊角迭代修正為三個邊角，進一步包括：確定所述邊角的三角形截面；根據所述流道內的過濾精度，分別在所述邊角的兩腰上的預設位置迭代增加兩個三角形尖角，以使所述邊角迭代修正為三個邊角；根據所述預設位置，多次計算驗證所述流道的過流截面，以確定所述流道過流截面最大時所述尖角的最佳位置。進一步的，所述的對第二結構模型進行可靠性驗證，進一步包括：對所述第二結構模型進行數值模擬計算，以確定修正后的所述流道的第二流道參數；對比所述第一流道參數和第二流道參數；其中，所述第二流道參數包括修正后的流道內流體的湍流模型、壓力項和壓力速度耦合項。進一步的，所述的對第二結構模型進行可靠性驗證，進一步包括：對所述第二結構模型進行流體動態模擬計算，以確定修正后的所述流道的過濾參數；對比所述過濾參數和流道修正項；其中，所述過濾參數包括修正后的所述流道內的過濾精度和泥沙濃度分布參數。本專利技術還提供了一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的裝置，包括：建模單元，用于建立濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數；修正單元，用于根據所述第一流道參數，預設流道修正項，根據所述流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；驗證單元，用于對所述第二結構模型進行可靠性驗證。(三)有益效果本專利技術的上述技術方案具有以下有益效果：本專利技術的用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置中，方法主要包括以下步驟：建立相鄰濾片間流道的第一結構模型，對第一結構模型進行數值模擬計算，以確定流道的第一流道參數；根據第一流道參數，預設流道修正項；根據流道修正項，通過分形算法對第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；對第二結構模型進行可靠性驗證。裝置主要包括建模單元、修正單元和驗證單元。該方法及裝置能夠縮短設計制造周期，降低設計成本，其優化設計出的濾片流道結構具有很好的過濾效果，有效降低過濾產生的水頭損失；同時該方法和裝置還可以可靠地、低消耗地驗證結構設計的有效性。附圖說明圖1為本專利技術實施例的方法的流程示意圖；圖2為本專利技術實施例的裝置的模塊連接示意圖；圖3為本專利技術實驗例的第一結構模型的結構截面圖；圖4為本專利技術實施例的第二結構模型的結構截面圖；圖5為本專利技術實施例的第一結構模型的截面速度矢量圖；圖6為本專利技術實施例的第二結構模型的截面速度矢量圖；圖7為本專利技術實施例的第一結構模型的壓力分布圖；圖8為本專利技術實施例的第二結構模型的壓力分布圖；圖9a～圖9j均為本專利技術實施例的第二結構模型的泥沙含量分布圖；其中，圖9a為本專利技術實施例的第二結構模型的流道截取示意圖；圖9b為圖9a中目標流道的截面泥沙含量分布圖；圖9c為圖9b中A區域的放大示意圖；圖9d～圖9j為圖9a中截取流道的截面泥沙含量分布圖。其中，100、建模單元；200、修正單元；300、驗證單元；110、邊角區；111、尖角；120、內切圓；130、腰線；140、目標流道；150、截取流道。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不能用來限制本專利技術的范圍。實施例一本實施例一提供的用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法及裝置，能夠縮短設計制造周期，降低設計成本，其優化設計出的濾片流道結構具有很好的過濾效果，有效降本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法，其特征在于，包括以下步驟：建立相鄰濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數；根據所述第一流道參數，預設流道修正項；根據所述流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；對所述第二結構模型進行可靠性驗證。

【技術特征摘要】
1.一種用于疊片過濾器的濾片流道結構設計的方法，其特征在于，包括以下步驟：建立相鄰濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數；根據所述第一流道參數，預設流道修正項；根據所述流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型；對所述第二結構模型進行可靠性驗證。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立濾片間流道的第一結構模型，對所述第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數，進一步包括：通過幾何建模構建所述第一結構模型；對所述第一結構模型進行網格劃分；對所述第一結構模型的計算域設定邊界條件；根據所述邊界條件，通過計算流體動力學算法對網格劃分后的第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根據邊界條件，通過計算流體動力學算法對網格劃分后的第一結構模型進行數值模擬計算，以確定所述流道的第一流道參數，進一步包括：確定所述流道的第一流道參數包括流道內流體的湍流模型、壓力項和壓力速度耦合項；通過定常的半隱式非耦合算法計算所述湍流模型；利用壓力求解器、通過二階迎風格式計算所述壓力項；通過SIMPLE算法計算所述壓力速度耦合項。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據第一流道參數，預設流道修正項，進一步包括：根據第一流道參數，預設所述流道內的過濾精度、以及泥沙濃度分布參數。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根據流道修正項，通過分形算法對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正，以得到第二結構模型，進一步包括：根據所述流道修正項，利用KOCH曲線對所述第一結構模型的計算域邊界進行迭代修正。6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根據流道修正項，利用KOCH曲線對所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊培嶺，馬子萱，任樹梅，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11