[发明专利]一种基于仿生的迷宫密封流-固-热多场分析及承载隔热性能表征方法

权利要求书

1.一种基于仿生的迷宫密封流-固-热多场分析及承载隔热性能表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，根据蜗牛外壳中各层状结构的材料性能参数，简化蜗牛外壳的层状结构，基于简化后的蜗牛外壳建立仿生原型结构，确定仿生原型结构中层状结构的材料排布及材料性能参数；

步骤2，利用ANSYS仿真软件，建立由间隙环流、定子和转子组成的迷宫密封流-固-热多场分析模型，根据仿生原型结构设计定子表面，并对迷宫密封流-固-热多场分析模型进行网格划分；

步骤3，设置迷宫密封流-固-热多场分析模型中间隙环流的边界条件以及转子的转速大小，间隙环流边界条件包括间隙环流入口、间隙环流出口以及流固耦合面的边界条件，利用ANSYS软件模拟，计算迷宫密封流-固-热多场分析模型中间隙环流的流场结果，包括压力场和温度场；

步骤4，将间隙环流的流场结果经流固耦合面传递至定子表面，固定定子两端，利用ANSYS软件模拟，结合定子自重，计算定子的温度场、应力场以及变形量，表征仿生原型结构的承载性能和隔热性能；

步骤5，改变仿生原型结构的层状结构排列顺序，确定修改后的仿生结构，根据修改后的仿生结构设置迷宫密封流-固-热多场分析模型的定子表面，利用ANSYS软件模拟，结合定子自重，计算定子的温度场、应力场以及变形量，表征改变层状结构排列顺序后仿生结构的承载性能和隔热性能；

步骤6，改变仿生原型结构的层厚度比，确定修改后的仿生结构，根据修改后的仿生结构设置迷宫密封流-固-热多场分析模型的定子表面，利用ANSYS软件模拟，结合定子自重，计算定子的温度场、应力场以及变形量，表征改变层厚度比后仿生结构的承载性能和隔热性能；

步骤7：对比步骤4、步骤5和步骤6中确定的承载性能和隔热性能表征结果，验证仿生原型结构的优越性；

所述步骤3中，设置间隙环流为标准k-ε湍流模型，间隙环流内流体介质设置为水，间隙环流入口轴向流速设置为5m/s，间隙环流出口设置为静压；迷宫密封流-固-热多场分析模型中，间隙环流与转子表面接触，接触壁面温度设置为90℃，间隙环流与定子表面接触，接触壁面温度设置为20℃，转子的转速设置为500r/min。

2.如权利要求1所述的一种基于仿生的迷宫密封流-固-热多场分析及承载隔热性能表征方法，其特征在于，所述步骤1中，材料性能参数包括厚度、密度、导热系数、比热、热膨胀系数和弹性模量。