北京石油化工学院陈宇杰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京石油化工学院申请的专利一种二维气液界面曲线重构方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117012295B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311009034.2,技术领域涉及:G16C10/00;该发明授权一种二维气液界面曲线重构方法是由陈宇杰;孙东亮;宇波设计研发完成,并于2023-08-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种二维气液界面曲线重构方法在说明书摘要公布了:本发明公开了属于气液两相数值仿真技术领域,特别涉及一种二维气液界面曲线重构方法。在表面张力的作用下,二维气液界面表现为圆形,可采用标准圆进行重构:根据主相体积分数或距离函数计算界面曲率,获得圆的半径;根据界面方向,建立局部坐标系,保证主相处于界面下方;采用线性重构方法获得相界面中点位置;设置圆的临时半径,结合相界面中点和方向计算圆心,并获得初始圆方程;采用一系列的分段水平线逼近弯曲的相界面,并采用圆方程计算水平线高度,统计主相体积分数;根据统计结果与真实结果之间的差异迭代获得曲线方程。通过简单的迭代步骤实现气液相界面高精度曲线重构,为高还原度的气液两相流数值研究提供技术支撑。
本发明授权一种二维气液界面曲线重构方法在权利要求书中公布了:1.一种二维气液界面曲线重构方法,其特征在于,采用标准圆进行二维气液界面重构,具体包括如下步骤: S1:采用均匀二维网格对计算区域进行划分; S2:针对两相界面所在网格i,j,采用主相体积分数初步计算相界面曲率κ,并获得二维气液界面所对应的圆形半径rp,所述圆形半径rp为:rp=1.0κ; S3:根据主相体积分数初步计算相界面方向nx i,j和ny i,j,其中,nx i,j为相界面所在网格i,j内界面方向的x轴分量,ny i,j为相界面所在网格i,j内界面方向的y轴分量;根据相界面方向nx i,j和ny i,j建立局部坐标系,确保主相处于相界面下方; S4:采用分段线性界面计算方法进行界面线性重构,获得界面中点坐标xPLIC,yPLIC; S5:定义圆形半径调节变量L为:式中:Δx和Δy分别为二维正交均分网格在x轴方向和y轴方向的空间步长;定义圆形临时半径设置 S6:根据界面中点坐标xPLIC,yPLIC的位置、相界面方向nx i,j和ny i,j以及圆形临时半径rc计算临时圆心位置 S7:将步骤S2中二维气液界面所对应的圆形半径rp和所述步骤S6中临时圆心位置带入标准圆方程,获得临时相界面曲线方程; S8:采用M个分段水平线逼近弯曲的相界面,使用所述步骤S7中临时相界面曲线方程,计算分段水平线的高度; S9:计算分段水平线下方面积之和,根据所述分段水平线下方面积之和与单位网格面积的比值计算预估的主相体积分数 式1中:k为分段水平线的标号,Sk为第k个分段水平线下方的面积,Si,j为相界面所在网格的几何面积,M为分段水平线个数; S10:计算质量守恒误差 式2中:Ci,j为相界面所在网格i,j内的主相流体体积分数; S11:判断质量守恒误差如则否则判断如则重复进行L=L2的操作,直到满足如直接计算调整L=L2; S12:重复步骤S6-S11,直到满足获得圆心的最终位置,并得到基于界面中点坐标xPLIC,yPLIC、相界面方向nx i,j和ny i,j以及二维气液界面所对应的圆形半径rp获得目标网格曲线方程; S13:基于步骤S12中目标网格曲线方程,采用几何方法计算符号距离函数φi,j; S14:利用步骤S13中符号距离函数φi,j,重新计算相界面方向nx i,j和ny i,j、相界面曲率κ以及二维气液界面所对应的圆形半径rp; S15:重复执行N次步骤S4-S14,完成N次界面重构,获得最终相界面曲线方程,完成二维气液界面曲线重构; S16:利用与步骤S15中最终相界面曲线方程所对应的分段水平线高度,采用几何方法计算界面的流体体积分数通量,更新流体体积分数,完成二维气液界面推进。
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