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龍圖騰網恭喜中國石油化工股份有限公司;中國石化上海石油化工股份有限公司申請的專利一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114510881B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202011276095.1，技術領域涉及：G06F30/28；該發明授權一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法是由張毅鵬;孫中心設計研發完成，并于2020-11-16向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法在說明書摘要公布了：一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法，涉及到碳纖維生產中所用的高溫碳化爐設計模擬分析方法技術領域。針對現有高溫碳化爐設計過程中三維模擬方法的技術不足，包括：1、建立三維仿真模型；2、傳遞到ICEM軟件的GlobalMeshSetup模塊中，進行網格劃分；3、傳遞到ANSYS軟件的FLUENT模塊，并進行設置邊界條件；4、仿真運算得到結果，以此作為判定高溫碳化爐中絲束加熱性能的指標；5、重復步驟1?4，由檢測面的溫度變化云圖，實現絲束加熱過程中爐腔內溫度場、絲束表面溫度場的可視性，直觀輸出的結果。降低成本，縮短產品開發周期，為數值模擬研究提供依據。

本發明授權一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法在權利要求書中公布了：1.一種基于動網格方法的高溫碳化爐中絲束加熱性能三維模擬方法，其特征在于所述方法包括有如下步驟：1、采用三維CAD軟件SOLIDWORKS建立高溫碳化爐馬弗腔體流體計算域和被加熱絲束的三維仿真模型；2、將步驟1建立的高溫碳化爐馬弗腔體流體計算域和被加熱絲束的三維仿真模型分別傳遞到ICEM軟件的GlobalMeshSetup模塊中，在GlobalMeshSetup模塊中VolumeMeshingParameters設置網格劃分類型為TetraMixed，對高溫碳化爐馬弗腔體流體計算域和被加熱絲束的三維仿真模型進行網格劃分，整個計算域采用非結構網格，對靠近絲束表面壁面處進行網格加密，根據ICEM軟件中網格質量的判斷標準，保證整體結構的網格質量大于0.5，定義所有三維仿真模型的進出口與壁面邊界名稱，包括絲束壁面、爐腔進出口和爐腔壁面邊界名稱；3、將劃分好網格的流體計算域和被加熱絲束的三維仿真模型傳遞到ANSYS軟件的FLUENT模塊，并進行設置邊界條件；4、在ANSYS軟件中的FLUENT模塊里設置溫度檢測面，并進行仿真運算得到結果，以此作為判定高溫碳化爐中絲束加熱性能的指標；ANSYS軟件中的FLUENT模塊進行設置的過程如下：4.1、在UserDefined選項導入根據工藝參數編制的自定義絲束運動參數，通過UDF控制被加熱絲束的運動狀態，實現絲束在高溫碳化爐中運動過程；4.2、在General選項中，將y方向GravitationalAcceleration根據實際設定為預設值，time選項設置為Transient瞬態傳熱；4.3、將Models選項中的Energy勾選EnergyEquation，ViscousModels選項中選取laminar模型，為了判斷爐腔內氣流運動狀態，引入雷諾數進行描述，雷諾數的計算公式為： 其中，其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數，d為特征長度；通過雷諾數的計算，進而選擇湍流模型為laminar模型；4.4在MaterialsFluid選項部分選擇空氣和氮氣；在MaterialsSolid選項建立絲束的物理參數，包括密度、比熱容和熱傳導率參數；4.5、在CellZoneConditions選項中將Fluid1部分設為氮氣，Fluid2部分設為氧氣；將Solid1部分設為絲束；4.6、在BoundaryConditions選項中設置入口邊界條件為Pressure-inlet，并將VelocityyMagnitude根據實際要求設置為預設值，Thermal選項設置為udftm-inlet，設置出口邊界條件為Pressure-outlet，將一側壁面設置為對流換熱面，UDF定義每小時內爐壁空氣綜合溫度值，對流換熱系數根據實際要求設置為預設值，其他壁面設置為絕熱壁面，將絲束與氣體接觸面設置為Coupled；4.7、在DynamicMesh選項，并勾選激活動網格選項，勾選MeshMethods選項中的Smoothing，Remeshing選項；在DynamicMeshZones中定義運動區域，在ZoneeNames下選擇rigidwall，在Type中選擇RigidBody，在PreviewMeshMotion中設置預覽網格運動；4.8、選擇CheckCase后進行計算，計算時間根據實際工程中參數設定；其中選擇CheckCase后進行計算所使用的高溫碳化爐全流場計算的三維數學模型，包括有連續性方程、動量方程和能量方程，分別如下所示： 式中，ρ-流體密度；t-時間；V-速度矢量，其中u、v、w為V在x、y及z三個方向上的分量；動量方程的Navier-Stokes方程： 其中，μ是動力黏度，Fb是微元上的體積力；能量守恒方程： 其中，Cp—比熱容，T—溫度，k—流體傳熱系數，ST—粘性耗散項；5、在相同設置條件下，通過將高溫碳化爐馬弗腔體流體計算域和被加熱絲束的三維仿真模型設置不同參數，并重復步驟1-4，以進行多次模擬計算，由檢測面的溫度變化云圖，利用后處理軟件CFD-POST實現絲束加熱過程中爐腔內溫度場、絲束表面溫度場的可視性，直觀輸出的結果。

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