風(fēng)機(jī)的模型簡化和網(wǎng)格的劃分方法

作者：石家莊風(fēng)機(jī)　　　　　日期：2014-10-17　　　　　瀏覽：1002　　　　　

(1)進(jìn)口邊界條件:一般要求給出進(jìn)口處的速度、壓力等條件,對(duì)于葉輪流場等瑞流流場計(jì)算還需要給定進(jìn)口條件,如k-s 二方程要求給出進(jìn)口平均動(dòng)能、進(jìn)口端流枯性系數(shù)7,和進(jìn)口瑞流動(dòng)能耗散率在本文中,釆用質(zhì)量流量(mass-flow-inlet)條件,方向?yàn)榇怪庇谶M(jìn)口邊界,利用設(shè)定進(jìn)口流速不同來模擬風(fēng)機(jī)在不同工況下運(yùn)行。Fluent軟件中,可以通過四種方法定義瑞流方程中的瑞流動(dòng)能々和瑞流動(dòng)能耗散率￡,本文中采用設(shè)定瑞流強(qiáng)度和水利直徑,作為方程的已知量,進(jìn)口邊界處的瑞流動(dòng)能yt和瑞流動(dòng)能耗散率e的值分別由下式計(jì)算得到:式中,為經(jīng)驗(yàn)常量,為進(jìn)口截面處的平均速度,D為進(jìn)口管路的水利直徑。

(2)出口邊界條件:一般取充分發(fā)展后的條件或由上游速度推算得到。本文中釆用出口壓力邊界條件(pressureoutlet),定義出口壓力相對(duì)于大氣壓為0,方向?yàn)榇怪庇诔隹诮孛?瑞流參數(shù)的設(shè)定同樣釆用設(shè)定瑞流強(qiáng)度和水利直後作為方程已知量的方法。

(3)固壁邊界:包含流體和固體的表面。本文中的管道內(nèi)壁、導(dǎo)流罩表面、穀表面和葉片表面等均取壁面邊界條件(wall),選擇無滑移固壁邊界條件,即壁面的流體速度與壁面該處的速度相同,法向速度為零。當(dāng)壁面靜止時(shí)(如管道面),壁面處速度為零;當(dāng)壁面旋轉(zhuǎn)時(shí)(如葉片表面),壁面處流體與壁面的相對(duì)速度為零。在風(fēng)機(jī)建模時(shí)將整個(gè)風(fēng)機(jī)分為了動(dòng)(葉片部分)、靜(電機(jī)和后導(dǎo)流器部分)兩部分,兩部分流體間也存在邊界,此邊界存在于流體內(nèi)部,將其定義為

mixing plane,起到計(jì)算數(shù)據(jù)傳遞的作用。

(4) SIMPLE 算法

SIMPLE 是英文 Semi-Imp丨icit Method for Pressure-Linked Equations 的縮寫,即"求解壓力耦合方程組的半隱式方法”。SIMPLE算法的關(guān)鍵是構(gòu)造壓力修正方程和速度修正方程,半隱式技術(shù)通過簡化使壓力修正方程只包括四個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的壓力修正。SIMPLE算法的基本思想是釆用"猜測-修正"的方法來計(jì)算壓力場,然后求解動(dòng)量方程(N-S方程)。

本文釆用的模擬方法是沿用論文《軸流風(fēng)機(jī)流場分析和性能改進(jìn)》中的方法,不同的是該論文釆用風(fēng)機(jī)整機(jī)模型進(jìn)行計(jì)算,本文釆用Z分之一模型,該論文對(duì)同類風(fēng)機(jī)的模擬進(jìn)行了詳細(xì)介紹和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,論證了該模擬方法的準(zhǔn)確性。

本章首先介紹了軸流風(fēng)機(jī)的基本理論知識(shí),簡述了風(fēng)機(jī)的工作過程、性能參數(shù)和性能換算等相關(guān)內(nèi)容,為后文中對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的性能評(píng)定和流場分析奠定了理論基礎(chǔ)。

然后又介紹了計(jì)算流體力學(xué)的相關(guān)知識(shí),主要為計(jì)算流體力學(xué)的控制方程,又簡要介紹了本文所釆用的數(shù)值模擬方法。最后對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的幾何和網(wǎng)格模型進(jìn)行了說明,其中涉及風(fēng)機(jī)的模型簡化和網(wǎng)格的劃分方法,為后文中進(jìn)行的軸流風(fēng)機(jī)的流場和氣動(dòng)性能模擬打下了理論基礎(chǔ)。（22w）