本发明属于盐湖电脱嵌提锂设备，具体涉及一种无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法。
背景技术：
1、电脱嵌提锂技术目前主要以极片涂覆形式的电脱嵌设备进行，该技术存在提锂效率不高、极片不易拆装等问题。为解决极片式电化学脱嵌提锂技术的缺陷，可通过造粒技术制出毫米级别的球体，柱体等颗粒，将颗粒堆积在提锂反应器中，并设置石墨极板通电，形成堆积颗粒床进行电化学脱嵌提锂，参见图1。
2、然而，堆积颗粒床的阻力如何预测，是较为关键的问题。由于堆积颗粒的形状多变，有球体，圆柱体，片体，三叶草柱体，四叶草柱体等多种形状，并且尺寸也是变量。形状不同，尺寸不同，则堆积后的床体间隙形态，堆密度，孔隙率等也不一样，这些因素都会使液体通过的阻力发生极大变化。此外，即使是同一个床层，不同性质的液体流过的阻力也不一样。液体的粘度，密度都会极大影响阻力。
3、如果要先制备出大量颗粒，制造出反应器进行填充，然后在反应器进出口装压力表检测压差，用这种方法来测阻力，会消耗大量的金钱成本和时间成本：①制备颗粒也是难度很高的开发过程，需要大量的试验才能找到合适的造粒机器和造粒配方，使颗粒能够大量成型制造出来；②不同形状的颗粒，阻力不一样。要优选阻力最低的颗粒形状，则耗时更长。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，能完全通过数值计算提前预测阻力，可以不做任何实体实验，选出阻力最低的颗粒形态，大大降低实验成本并加快开发速度。
2、根据本发明的第一方面，提出了一种无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，包括以下步骤：
3、s100：确定颗粒的形态和尺寸并建立所述颗粒的几何模型，并用包含多个球体的组合体对所述几何模型进行贴体近似拟合，得到颗粒模型；
4、s200：建立容器壁面，然后生成设定量的所述颗粒模型，在所述容器壁面的约束下所述颗粒模型从设定高度下自由下落，稳定后形成堆积颗粒床，所述颗粒模型的颗粒运动控制方程通过离散单元法建立，通过迭代计算得到所述堆积颗粒床的形态；
5、s300：在所述堆积颗粒床中，将每个所述颗粒模型中的每个所述球体采用stl三角面片逼近拟合为球面；
6、s400：将所有所述球面缩小，并将缩小后相互接触的所述球面的所述stl三角面片进行合并连接，形成多个近似颗粒的第一三角面片；
7、s500：将每个所述近似颗粒的第一三角面片重构为尺寸均一的第二三角面片，并以所述第二三角面片为基准，生成由平滑曲面构成的实体床层几何模型；
8、s600：建立流体域，然后对所述流体域建立离散网格；
9、s700：用有限体积法建立层流流动的动力学方程，在所述离散网格上对流动的参数求解，得到速度场和压力场，由所述压力场提取进出口压差，即为水力压降。
10、优选地，所述s100中，所述颗粒的形态为球体、圆柱体、四叶草柱体或三叶草柱体中的至少一种。
11、优选地，所述s200中，所述设定量的所述颗粒模型下落后自由堆起的高度为所述容器壁面高度的20％～80％；和/或，所述设定高度不高于所述容器壁面的高度。
12、优选地，所述s300中，所述stl三角面片的最大边长为0.08mm。
13、优选地，所述s400中，所述缩小的过程包括：所有所述球面以其球心为基点，体积缩小1％～5％。
14、优选地，所述s500中，所述第二三角面片的平均边长为0.02mm，所述第二三角面片的最大容许角度为40度。
15、优选地，所述s600中，所述建立流体域包括以下步骤：
16、s610：建立不带颗粒的流体域几何体；
17、s620：从所述不带颗粒的流体域几何体中挖掉所述实体床层几何模型。
18、所述s600中，所述建立离散网格包括以下步骤：
19、s630：生成三角形面网格；
20、s640：对所述三角形面网格进行质量改善；
21、s650：由进行所述改善后的所述三角形面网格合并为四面体网格；
22、s660：对所述四面体网格进行质量改善；
23、s670：由进行所述改善后的所述四面体网格合并为多面体网格。
24、优选地，所述s630中，所述三角形面网格的平均边长为0.02～2mm，所述三角形面网格的曲率法向角最小为18°，所述三角形面网格的间隙网格下限数量为2个，所述三角形面网格的角度上限为80°，所述三角形面网格的扭曲度上限为0.8；所述s650中，所述四面体网格的外接圆的最大直径为2.49mm，所述四面体网格的正交度下限为0.05。
25、优选地，所述s640中，对所述三角形面网格进行质量改善，包括：所述三角形网格的扭曲度超过0.8时触发改善机制，对不合格的网格节点进行贴体移动至扭曲度上限以内，改善次数最大为5次。
26、优选地，所述s660中，对所述四面体网格进行质量改善，包括：所述四面体网格的正交度低于0.05是触发改善机制，对不合格的网格节点进行贴体移动至正交度下限以内，改善次数最大为5次。
27、根据本发明的第二方面，提出了一种堆积颗粒床的制作方法，包括以下步骤：
28、(1)选择多种形态和尺寸的颗粒，计算每种所述颗粒所形成的堆积颗粒床的水力压降，得到所述水力压降最低时所对应的颗粒的形态和尺寸，所述计算的方法包括本发明第一方面所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法的步骤；
29、(2)将活性固体、有机溶剂和粘合剂混合制浆，将所得浆料浓缩后进行挤出、切割，得到具备步骤(1)所述的形态和尺寸的固体颗粒，将所述固体颗粒填充到提锂电解槽中，即得所述堆积颗粒床。
30、通过本发明的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法对由不同形态、不同尺寸的颗粒形成的堆积颗粒床的水力压降进行计算，根据计算结果可选出阻力最小的颗粒形态。
31、根据本发明的第三方面，提出了一种计算机设备，包括一个或多个处理器；存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如本发明第一方面所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法的步骤。
32、根据本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的第一方面所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法的步骤。
33、根据本发明的一种实施方式，至少具有以下有益效果：
34、1、本发明无需做任何实体实验，完全依靠模拟计算即可得出参数，且可以模拟任意形态的颗粒，而现有的一些分析方法中，只能模拟生成球形颗粒，或需要通过实体试验进行三维扫描获得颗粒形态；
35、2、颗粒间不存在相切而导致出现畸形网格，不会影响计算精度，而现有的一些对于填充颗粒的分析方法中，颗粒没有经过缩小处理，颗粒间存在接触(相切)，在生成网格时会产生大量畸形网格；
36、3、本发明属于单向耦合，可以在微小间隙内布置多个网格，解析出间隙内丰富的流动状态，提高计算精度。而现有的一些对于颗粒填充床的流体阻力的分析方法为双向耦合，需要把颗粒的运动和流体的运动结合起来，计算颗粒对流体的相互作用力并转化为流体的阻力值。这种算法无法在颗粒间隙内生成大量密集的网格来解析流动，只是一种近似处理方法。但实际上颗粒质量远大于流体，是静止不动的，无需计算颗粒的运动，把颗粒表面视为静止的壁面，这样就可以通过在颗粒表面和流体构造大量的密集网格，来充分解析流动。
1.一种无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s100中，所述颗粒的形态为球体、圆柱体、四叶草柱体或三叶草柱体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s300中，所述stl三角面片的最大边长为0.08mm。
4.根据权利要求1所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s400中，所述缩小的过程包括：所有所述球面以其球心为基点，体积缩小1％～5％。
5.根据权利要求1所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s500中，所述第二三角面片的平均边长为0.02mm，所述第二三角面片的最大容许角度为40度。
6.根据权利要求1所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s600中，所述建立流体域包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s630中，所述三角形面网格的平均边长为0.02～2mm，所述三角形面网格的曲率法向角最小为18°，所述三角形面网格的间隙网格下限数量为2个，所述三角形面网格的角度上限为80°，所述三角形面网格的扭曲度上限为0.8；所述s650中，所述四面体网格的外接圆的最大直径为2.49mm，所述四面体网格的正交度下限为0.05。
8.根据权利要求7所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s640中，对所述三角形面网格进行质量改善，包括：所述三角形网格的扭曲度超过0.8时触发改善机制，对不合格的网格节点进行贴体移动至扭曲度上限以内，改善次数最大为5次。
9.根据权利要求7所述的无规则堆积颗粒床的水力压降预测方法，其特征在于，所述s660中，对所述四面体网格进行质量改善，包括：所述四面体网格的正交度低于0.05是触发改善机制，对不合格的网格节点进行贴体移动至正交度下限以内，改善次数最大为5次。
10.一种堆积颗粒床的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
