【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水下推進器，特別涉及環形水下磁流體推進器建模方法。
技術介紹
1、環形水下磁流體推進器因其高效、靜音等特性，在水下航行器、水下機器人等領域具有廣泛應用前景。比如公開號為：cn118551488a的專利申請公開了一種考慮多性能退化數據的航空發動機可靠性建模方法，其步驟包括：s1、通過對航空發動機重要部件的失效機理與性能退化進行分析，確定其關鍵性能參數與失效閾值；s2、開展航空發動機試車試驗或模型仿真獲取性能退化數據；s3、對性能參數分別建立帶有時間尺度變換的wiener過程模型；s4、建立基于copula函數的多性能參數退化模型，并根據選擇指標挑選最優模型；s5、結合ifm法和馬爾可夫蒙特卡羅方法對退化模型的參數進行兩階段估計；s6、利用模型對航空發動機部件進行可靠性分析和剩余壽命預測。該專利基于wiener過程描述部件性能的退化過程，并利用copula函數描述多性能之間的相關性。
2、然而，上述專利雖然可以有效的對其進行可靠性分析與剩余壽命預測，但仍存在以下問題：
3、現有技術中，主要針對航空發動機的部件進行建模，水下環境中的腐蝕、磨損、流體動力學特性等因素會對推進器性能產生影響，且水下磁流體推進器的性能不僅受部件之間的影響，還受到流體-磁場耦合效應的影響，然而上述專利模型主要針對特定工況進行建模，難以有效預測推進器在不同工況下的性能變化。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供環形水下磁流體推進器建模方法，通過流體力學建模、磁場分析、流體
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、環形水下磁流體推進器建模方法，包括以下步驟：
4、步驟一：流體力學建模：基于navier-stokes方程及流體動力學理論，確定環形水下磁流體推進器內部的流體特征，建立環形水下磁流體推進器的流體力學模型；
5、步驟二：磁場分析：對環形水下磁流體推進器的磁場進行建模，基于磁場模型獲取環形水下磁流體推進器的磁場參數，并基于磁場參數分析磁場的空間分布及磁場與推進器結構的相互作用信息；
6、步驟三：流體-磁場耦合：將流體力學模型與磁場模型進行耦合，基于耦合模型模擬流體與磁場之間的相互作用，分析磁流體在磁場作用下的動力響應；
7、步驟四：磁流體特性建模：將磁流體的非牛頓流體行為和磁場響應特性輸入至耦合模型中，得到綜合模型，基于綜合模型獲取磁流體在磁場中的動態行為數據，包括動態行為及流動特性；
8、步驟五：性能參數預測：基于綜合模型對環形水下磁流體推進器的性能參數進行預測分析，評估環形水下磁流體推進器在不同工作條件下的表現。
9、進一步的，所述步驟一：流體力學建模，具體包括：
10、確定流體域邊界：根據推進器的幾何結構設置流體流入和流出邊界，確定流體域的邊界條件，包括進出口流速、壓力邊界以及壁面邊界條件；
11、建立控制方程：基于navier-stokes方程，描述推進器內部流體的質量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程；
12、網格劃分：基于流體域的邊界條件確定環形水下磁流體推進器的內部流體域，對環形水下磁流體推進器的內部流體域進行有限元網格劃分，確定流體域的關鍵區域，對關鍵區域進行高密度網格劃分；
13、流體屬性定義：基于環形水下磁流體推進器的磁流體特性，設置流體的物理參數；
14、數值求解與仿真：對navier-stokes方程進行離散化并進行數值求解，獲取流體在環形水下磁流體推進器內部的分布特征。
15、進一步的，所述步驟二中，對環形水下磁流體推進器的磁場進行建模，還包括：
16、對磁場進行離散化處理，構建磁場計算網格，并將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格；
17、基于maxwell方程組建立磁場的控制方程，基于所述方程組計算各有限元網格內的磁場分布，獲取磁場的空間分布特性及磁場參數；
18、分析磁場與推進器結構之間的相互作用，確定磁場在不同工況下的動態響應特征。
19、進一步的，將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格，包括：
20、提取環形水下磁流體推進器的運行參數；其中，所述運行參數包括環形水下磁流體推進器的標準工作條件下的溫度和實際工作溫度、環形水下磁流體推進器的標準工作條件下的壓力和實際工作壓力和所述環形水下磁流體推進器所對應的流體粘度；
21、利用所述環形水下磁流體推進器的運行參數獲取參考系數，其中，所述參考系數通過如下公式獲取：
22、
23、其中，k表示參考系數；f表示預設的常系數，并且，所述常系數的取值范圍為0.33-0.58；x表示流體粘度；vref表示環形水下磁流體推進器的設計體積；v表示環形水下磁流體推進器的實際計算域體積；tref表示環形水下磁流體推進器的標準工作條件下的溫度；t表示實際工作溫度；pref表示環形水下磁流體推進器的標準工作條件下的壓力；p表示實際工作壓力；a、b和c分別表示第一系數、第二系數和第三系數，并且，所述第一系數、第二系數和第三系數的取值范圍為2.18-2.83、1.34-1.77和0.82-1.53；
24、將所述參考系數與預設的參考系數閾值進行比較；
25、當所述參考系數未超過預設的參考系數閾值時，則按照預設的初始網格密度將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格；
26、當所述參考系數超過預設的參考系數閾值時，則對網格密度進行設置，并按照設置的網格密度將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格。
27、進一步的，當所述參考系數超過預設的參考系數閾值時，則對網格密度進行設置，包括：
28、當所述參考系數超過預設的參考系數閾值時，提取環形水下磁流體推進器的磁場強度的變化梯度和電場強度的變化梯度，作為第一參數數據；
29、提取所述環形水下磁流體推進器對應流體的流體密度和環形水下磁流體推進器的實際長度，作為第二參數數據；
30、調取所述參考系數；
31、利用所述第一參數數據、第二參數數據和參考系數獲取網格密度；
32、其中，所述網格密度通過如下公式獲取：
33、
34、其中，d表示網格密度；dc表示預設的初始網格密度；k表示參考系數；me和mb表示磁場強度的變化梯度和電場強度的變化梯度對應的模；f表示環形水下磁流體推進器的外力總和；ρ表示流體密度；x表示流體粘度；e和b表示磁場強度的變化梯度和電場強度的變化梯度；lc表示預設的長度參考值；l表示環形水下磁流體推進器的實際長度。
35、進一步的，所述步驟三中將流體力學模型與磁場模型進行耦合，具本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，所述步驟一：流體力學建模，具體包括：
3.如權利要求2所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，所述步驟二中，對環形水下磁流體推進器的磁場進行建模，還包括：
4.如權利要求2所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格，包括：
5.如權利要求4所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，當所述參考系數超過預設的參考系數閾值時，則對網格密度進行設置，包括：
6.如權利要求3所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，所述步驟三中將流體力學模型與磁場模型進行耦合，具體包括：
7.如權利要求6所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，性能參數預測，還包括：
8.如權利要求7所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，評估環形水下磁流體推進器在不同工作條件下的表現，具體為：
9.如權利要求8所
10.如權利要求9所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，還包括實驗驗證：
...【技術特征摘要】
1.環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，所述步驟一：流體力學建模，具體包括：
3.如權利要求2所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，所述步驟二中，對環形水下磁流體推進器的磁場進行建模，還包括：
4.如權利要求2所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，將環形水下磁流體推進器的磁場域劃分為多個有限元網格，包括：
5.如權利要求4所述的環形水下磁流體推進器建模方法，其特征在于，當所述參考系數超過預設的參考系數閾值時，則對網格密度進行設置...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓野，鄧彥輝，鐘齊，劉雷，高萬良，陳曉羅，
申請(專利權)人：天津昊野科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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