[发明专利]一种确定网式过滤器的堵塞位点的方法

说明书

本发明公开了一种确定网式过滤器的堵塞位点的方法，属于水力机械领域，本发明方法包括①三维实体模型构建；②对三维实体模型进行网格化；③用FLUENT软件对划分网格模型进行处理；④判断网式过滤器的堵塞位置；本发明方法能直观模拟出网式过滤器内沙粒的运动和分布，并结合流场分析滤芯各个面域的过滤性能，能够得出实验难以取得的数据结论，为过滤器的原理研究及结构优化设计提供新的方法与思路；此发明方法具有精度高、微观运动可视化等显著优点，高效便捷的辅助研发工作者对产品开发，有效的提高了研发工作者的研发效率，缩短了产品的研发周期。

技术领域

本发明涉及一种确定网式过滤器的堵塞位点的方法，属于水力机械领域。

背景技术

网式过滤器作为市面上一款常见的过滤器，具有结构简单、使用便利、造价低等优点，广泛使用于农业灌溉、化工生产、污水处理等领域，主要用来过滤流体中的杂质颗粒，是整个系统中的核心设备，也是相关领域科研人员以及工程技术人员关注的热点。

因此，专家学者进行了多方研究。在数值分析方面，有的利用动网格技术模拟分析了网式过滤器自冲洗系统设计的不足；有的模拟了鱼雷式网式过滤器的内部流场，发现整个滤网堵塞并不均匀；有的通过以平面计算模型计算滤芯系数并转换为多孔介质边界条件的方法来模拟网式过滤器的内部流场。在试验测试方面，有的提出了确定过滤器设计的相关参数、过滤器的大小和水力性能的计算方法；有的以污水实验结合量纲分析的方法得到了过滤器水头损失计算公式。

然而，上述方法都着眼于过滤器的宏观水力性能，不能以精确且直观的角度来分析沙粒运动，对于网面过流情况、网孔的微观流态以及沙粒在滤网内的运动状况等问题无法进行直接分析；研究过滤器堵塞问题就需要从根本的水力流态对颗粒运动分布的作用和不同结构与工况对颗粒运动分布的影响等方面开展研究；所以，可以精确且直观的模拟网式过滤器的水沙运动，对网式过滤器的产品开发和研究具有极其重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种确定网式过滤器的堵塞位点的方法，该方法能直观模拟出网式过滤器内部沙粒的运动和分布，模拟出滤芯的筛分作用与压降变化的过程，可较为容易获得某些通过实验方法不易获得的水沙运动规律，进一步确定网式过滤器的堵塞位点，为该类网式过滤器结构的改进提供理论依据。

本发明确定网式过滤器的堵塞位点的方法包括如下步骤：

（1）三维实体模型构建

采用绘图软件，按照网式过滤器的实际结构绘制出三维实体模型；

（2）对三维实体模型进行网格化

根据有限元原理，采用网格划分软件对网式过滤器三维实体模型进行网格划分，网格采用六面体结构网格，网格划分完后用网格划分软件进行网格质量检验，根据质量分布柱状图判断网格质量，网格检查质量区域值在0-1.0之间，若质量分布柱状图显示值大于0.6则认为质量合格，若质量分布柱状图显示值小于0.6的，则认为网格质量不好，该质量分布柱状图对应的网格模型会发生突变，对突变处设置网格加密，直至网格质量达到质量标准；

（3）根据计算流体动力学原理，把划分好网格的三维实体模型导入数值模拟FLUENT软件中，设置计算参数；打开与数值模拟FLUENT软件耦合安装的EDEM软件，选用欧拉-拉格朗日模型，不考虑沙粒体积分数，并在EDEM软件中对网式过滤器三维实体模型进行剪切处理，获得固液两相流在切片中不同时间点的流速分布图和砂粒分布图，或砂粒分布图；

（4）从不同时间点的流速分布图和砂粒分布图，或砂粒分布图中确定在t时间点网式过滤器的堵塞位置。

所述剪切处理为切片处理（Slices）或平面切操作（Planes）；平面切操作（Planes）获得同一截面在不同时间点的砂粒分布图，从不同时间点的沙粒截面分布图确定网式过滤器的堵塞位置；切片处理（Slices）获得固液两相流不同时间点在切片中的流速分布图和砂粒分布图。