【技術實現步驟摘要】
所屬的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的存儲裝置、電子裝置的具體工作過程及有關說明，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。本專利技術第四實施例的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法的計算系統，該系統包括形狀參數獲取模塊、數值計算模塊、耦合模塊、曲線構建模塊、判斷模塊；所述形狀參數獲取模塊，配置為根據待進行內部流場計算的焊接防風裝置的結構獲取形狀參數；所述數值計算模塊，配置為基于所述形狀參數，通過cfd技術，構建多種流體在不同雷諾數剛體影響下的流場分析模型，并采用穩態計算對所述流場分析模型對應的流場進行數值模擬，得到所述焊接防風裝置內填充的保護氣體在所述焊接防風裝置入口附近的壓降和最大風速；所述耦合模塊，配置為將所述焊槍的運動參數導入所述流場分析模型，構建所述焊槍的剛體運動與氣體流場的耦合作用模型；所述曲線構建模塊，配置為將所述耦合作用模型與所述壓降相結合，并根據歐拉多相流模型，構建狹小空間內高流速多相流的分析邊界條件，模擬保護氣體和空氣的混合過程；調整所述分析邊界條件，構建所述焊接防風裝置內氣體流速曲線；所述判斷模塊，配置為基于所述氣體流速曲線，獲取流場在各個時間點的濃度分布，并結合所述最大風速，判斷模擬風速及其對應的濃度分布是否能夠滿足所述焊接防風裝置的設計要求；若滿足，則將所述焊接防風裝置投入使用；若不滿足，則對所述焊接防風裝置進行優化。術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不是用于描述或表示特定的順序或先后次序。術語“包括”或者任何其它類似用語旨在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程
技術介紹
1、在陸上管道焊接中，風況是影響氣體保護焊接的主要因素，一般情況下，風速達到2m/s以上時，氣體保護焊接無法進行，需要設置防風措施以保證焊接的順利進行。以往的氣體保護自動焊接作業中，往往采用防風棚的形式來降低焊接點周圍空氣的流速，這種方法較為耗時，且隨著管道焊接位置不斷移動，防風棚也需要不斷的重新搭建，時間成本非常高。特別是在油氣管道隧道等受限空間內，往往不具備搭建防風棚的空間。如果能在焊槍上設置防風裝置，使其隨焊槍移動，同時能夠提供類似防風棚的防風效果，可以大幅縮短焊接所需時間、減少工期。目前焊接采用的保護氣體主要是氬氣，其流量有限，如何在保證焊接防風裝置內保護氣體濃度的情況下抗風，同時不影響焊接殘渣的排出，是焊接防風裝置的主要目標。
2、為了滿足防風罩內焊接對流體分布的要求，需要采用cfd(計算流體力學)技術對受限小型空間內的流場進行模擬，準確計算流體在各種工況下的流場分布情況，目前尚無焊接防風罩內部流場計算的方法。對于兩種氣體的流動，一般采用歐拉-歐拉多相流模型進行求解。但該模型在處理焊接問題時，要能準確評估防風罩效果，需要額外考慮以下兩點：
3、1、焊接熔池處為高溫位置，其壁面參數和溫度與其余位置不同。
4、2、焊槍的擺動和行進速度。
5、由于焊槍是不斷擺動的，可以認為焊槍周邊噴出的保護氣體是周期流，其入口位置是隨時間周期性變化的，而歐拉多相流模型對于周期流動，不能指定流量，僅能定義其壓降。因此不能準確的得到焊槍剛體運動與氣體流場的耦合作用模型，從而使焊接防風裝置內部流場計算的結果不準確，不能夠真實的反映出焊接防風裝置的結構的缺點，會導致在實際使用時防風效果不佳等情況發生。基于此，本專利技術提出了一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法及裝置。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中的上述問題，即歐拉多相流模型對于周期流動，不能指定流量，僅能定義其壓降。因此不能準確的得到焊槍剛體運動與氣體流場的耦合作用模型，從而使焊接防風裝置內部流場計算的結果不準確，不能夠真實的反映出焊接防風裝置的結構的缺點，會導致在實際使用時防風效果不佳等情況發生的問題，本專利技術提供了一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法及裝置。
2、該方法包括：所述焊接防風裝置安裝于全自動焊接用的焊槍上，所述焊接防風裝置包括氣簾；
3、步驟s10、根據待進行內部流場計算的焊接防風裝置的結構獲取形狀參數；
4、步驟s20、基于所述形狀參數，通過cfd技術，構建多種流體在不同雷諾數剛體影響下的流場分析模型，并采用穩態計算對所述流場分析模型對應的流場進行數值模擬，得到所述焊接防風裝置內填充的保護氣體在所述焊接防風裝置入口附近的壓降和最大風速；
5、步驟s30、將所述焊槍的運動參數導入所述流場分析模型，構建所述焊槍的剛體運動與氣體流場的耦合作用模型；
6、步驟s40、將所述耦合作用模型與所述壓降相結合，并根據歐拉多相流模型，構建狹小空間內高流速多相流的分析邊界條件，模擬保護氣體和空氣的混合過程；調整所述分析邊界條件，構建所述焊接防風裝置內氣體流速曲線；
7、步驟s50、基于所述氣體流速曲線，獲取流場在各個時間點的濃度分布，并結合所述最大風速，判斷模擬風速及其對應的濃度分布是否能夠滿足所述焊接防風裝置的設計要求；
8、若滿足，則將所述焊接防風裝置投入使用；若不滿足，則對所述焊接防風裝置進行優化。
9、在一些優選的實施方式中，所述步驟s10中獲取形狀參數包括：建立被焊接物體的弧面與所述焊接防風裝置非均勻小間隙非接觸的計算模型，進而模擬焊接時，所述被焊接物體與所述焊接防風裝置的關系。
10、在一些優選的實施方式中，基于所述形狀參數，通過cfd技術，構建多種流體在不同雷諾數剛體影響下的流場分析模型，其方法為：
11、步驟s21，建立流場草圖；輸入流場模擬的域大小，建立被焊接物體、焊槍和所述焊接防風裝置的模型；
12、步驟s22，進行meshing劃分網格；對所述流場草圖進行meshing劃分網格，得到第一網格；
13、所述meshing劃分網格的方法為：設置多個速度入口和壓力出口，所述速度入口包括外界空氣入口、保護氣體入口、氣簾空氣入口；
14、所述外界空氣入口為流場外部邊界中任意與被焊接物體的焊縫垂直的面；所述保護氣體入口為所述焊槍的噴嘴的外圍的圓環面；所述氣簾空氣入口為所述氣簾的外沿；
15、所述壓力出口為所述流場外部邊界中除所述被焊接物體外表面所在的面與所述外界空氣入口所在面外的剩余四個面均設置為壓力出口；
16、加密所述速度入口和所述壓力出口處的面網格，外圍流場采用結構化六面體網格，內部流場采用非結構化四面體網格，所述保護氣體入口和所述氣簾空氣入口均采用自由三角本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，所述焊接防風裝置安裝于全自動焊接用的焊槍上，所述焊接防風裝置包括氣簾，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：所述焊接防風裝置內填充的保護氣體在所述焊接防風裝置入口附近的壓降和最大風速，其方法為：
6.根據權利要求5所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：構建所述焊槍的剛體運動與氣體流場的耦合作用模型，其方法為：將所述運動周期函數輸入模擬軟件中的動網格模型中，得到所述焊槍剛體運動與氣體流場的耦合作用模型；
7.根據權利要求6所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
8.根據權利要求7所述
9.一種電子裝置，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀存儲裝置，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令用于被所述計算機執行以實現權利要求1-8任一項所述的一種基于CFD的焊接防風裝置內部流場計算方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法，所述焊接防風裝置安裝于全自動焊接用的焊槍上，所述焊接防風裝置包括氣簾，其特征在于，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
3.根據權利要求2所述的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
4.根據權利要求3所述的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：
5.根據權利要求4所述的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法，其特征在于：所述焊接防風裝置內填充的保護氣體在所述焊接防風裝置入口附近的壓降和最大風速，其方法為：
6.根據權利要求5所述的一種基于cfd的焊接防風裝置內部流場計算方法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：左雷彬，劉天，李國輝，楊春玲，楊威，陳曉暉，詹勝文，任文明，劉思萌，
申請(專利權)人：中國石油天然氣管道工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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