風機模型流體條件的設定

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　　流體的可壓縮性在流體力學中，通常將流體分為不可壓縮流體和可壓縮流體兩種，以馬赫數作為其判斷依據，馬赫數的定義是來流速度與當地音速之比：M：二(3．1)其中，v為來流速度，m／s；a為當地音速，m／s。馬赫數是評價氣體可壓縮性的標準，馬赫數與氣體的可壓縮性呈正相關的關系，對于具有一定速度的氣體，當氣體的馬赫數小于O．3時，可以將其視為不可壓縮流體進行處理，而當氣體的馬赫數大于0．3時，就必須將其視為可壓縮流體進行處理[481。本文中，風場入12風速設定為10m／s，音速為340rn／s，計算得到馬赫數M=0．029<0．3，因此，本文中空氣的流動可以視為不可壓縮流動。(2)非定常流體流體運動的方式可以根據流體各項參數隨時間變化與否分為定常運動和非定常運動兩種方式，其中流體各項參數不隨時間變化、僅隨空間變化的流體，即警=o的流體為定常流體，流體各項參數隨時間變化的流體，即警≠。的流體為非定常流體。本文中所研究的流場內部空氣速度、壓力等是隨時間的變化而不斷變化的，因此流場內部空氣的流動可以視作非定常流動。
　　3．4．3湍流模型的選擇
　　2．2．2節中所述的標準缸s模型在時均應變率較大的情況下，正應力的變化偏離了實際情況，由此引起湍流過程中流動不符合物理定律的現象，為了改善上述與標準k-e模型相比，Realizable k-e模型的湍動粘度計算方法發生了變化，有關旋轉和曲率的源項被加入方程。本文中需要對葉片旋轉運動進行仿真模擬，由于Savonius風機廠風機葉片繞軸旋轉，導致附近流場中氣體的運動包含旋轉分量，因此標準k-e模型不能準確描述其湍流形態，本文選用Realizable k-e湍流模型進
　　3．4．4瞬態模型的建立
　　仿真模型的選擇Fluent中處理旋轉機械問題的模型主要包括混和平面模型(MixingPlane)、旋轉坐標系模型(RotatingReference Frame)、多參考坐標系模型(MRF)和滑移網格模型(Sliding Mesh)等。其中前三種方法主要用于旋轉機械的定常計算，滑移網格模型則可以用來對流場進行非定常計算，在四種方法中利用滑移網格模型仿真模擬的流場與實際情況最為接近，但同時這種計算方式將會耗費巨大的計算機資源，占用較多的計算時間。本文需要針對Savonius風機廠風機葉片的旋轉運動建立瞬態模型，需要對流場進行非定常計算，考慮以上幾種仿真方法的特點，最終選擇使用滑移網格方法建立瞬態運動模型，它可以真實地模擬旋轉葉片和流場問的相互影響，從而真實地描述葉片旋轉區域的流場特征。(2)滑移網格的設定使用滑移網格技術進行計算時，計算空間需要存在兩個或兩個以上的獨立計算域。在每個獨立計算域與相鄰計算域銜接的地方存在一個滑移邊界(Interface)，滑移邊界的作用為連接與之相鄰的兩個網格區域，計算過程中兩部分網格沿著滑移邊界產生相對運動(平動或轉動)。由于旋轉流場的非定常性，本文中網格沿滑移邊界產生相對轉動。根據上文介紹的滑移網格方法要求，需要對模型設定滑移邊界。對于上文建立的Savonius風機廠風機的三維模型來說，其滑移邊界為靜止域與旋轉域的交界面，該滑移邊界包含兩部分：一部分為靜止域的滑移邊界，另外一部分為旋轉域的滑移邊界，即在3．3．2節中定義的Interfacel和Interface2，在Fluent模塊中利用MeshInterfaces操作將Interfacel和Interface2合并，建立起統一的Interface，如圖3-9所示。