風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)模型求解結(jié)果及后處理

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　　3．5．1收斂曲線(xiàn)及監(jiān)視結(jié)果
　　在Fluent軟件Monitors模塊中設(shè)置求解監(jiān)視器，首先對(duì)殘差曲線(xiàn)監(jiān)視器(Residual Monitors)進(jìn)行設(shè)置，將continuity、x—velocity、y-velocity、z—velocity、k、epsilon等參數(shù)的最大殘差值設(shè)置為O．0001。本章主要關(guān)注的求解對(duì)象是Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，因此在Monitors模塊添加對(duì)于葉片轉(zhuǎn)矩的監(jiān)視器，即Moment Monitor，定義監(jiān)視對(duì)象名稱(chēng)為T(mén)orque，定義旋轉(zhuǎn)軸起點(diǎn)為(0，0，0)，定義旋轉(zhuǎn)軸方向?yàn)?0，l，O)，定義監(jiān)視目標(biāo)為Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片Blade，并將每一時(shí)間步計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)寫(xiě)入到名稱(chēng)為torque的文件，便于后期數(shù)據(jù)處理使用。經(jīng)過(guò)約6～8個(gè)小時(shí)的計(jì)算求解完成，計(jì)算得到的殘差曲線(xiàn)和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視曲線(xiàn)如圖3．10和圖3—1l所示。迭代步數(shù)約為2700步，從殘差曲線(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)開(kāi)始的震蕩期后，每一個(gè)計(jì)算步都已達(dá)到收斂；從轉(zhuǎn)矩監(jiān)視曲線(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)在第2．3個(gè)轉(zhuǎn)矩周期之后轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)已經(jīng)趨于穩(wěn)定。值得注意的是，F(xiàn)luent轉(zhuǎn)矩監(jiān)視曲線(xiàn)中Cm的數(shù)值并非轉(zhuǎn)矩值，而是Fluent默認(rèn)參數(shù)計(jì)算得到的數(shù)值，實(shí)際轉(zhuǎn)矩與Cm數(shù)值的比值為O．6125，具體轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值可以根據(jù)輸出的torque文件中的數(shù)據(jù)計(jì)算得到，根據(jù)得到的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值通過(guò)式(2．6)可以計(jì)算得到動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行接下來(lái)的研究。
　　3．5．2 Results模塊后處理
　　通過(guò)Results模塊對(duì)Fluent求解結(jié)果進(jìn)行后處理，可以得到分析所需的各種數(shù)據(jù)。通過(guò)Timestep selector功能，可以方便地選擇關(guān)注的各時(shí)間點(diǎn)以觀察其流場(chǎng)特征。由圖3．11可知，t=0．05s之后流場(chǎng)已經(jīng)趨于穩(wěn)定，此時(shí)仿真得到的流場(chǎng)特征可以為后續(xù)研究所用。圖3—12、3—13和3．14分別描述了t=-0．14s，t-=0．155s和t----0．17s時(shí)扭角為90。的Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片附近的流場(chǎng)特征。
　　針對(duì)直葉片型Savonius風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)轉(zhuǎn)矩震蕩幅度較大、平均動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)較小的缺點(diǎn)，確定使用扭曲方式對(duì)葉片進(jìn)行變異設(shè)計(jì)的研究方案。選取葉片重疊比說(shuō)、葉片高徑比彳尸、葉片扭角a、葉片弧度臼四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)作為變量，利用Matlab編程設(shè)計(jì)葉片特征曲線(xiàn)點(diǎn)云，結(jié)合Pro／E基于特征建模的特點(diǎn)，對(duì)變異葉片進(jìn)行參數(shù)化建模。利用ANSYS Workbench提供的協(xié)同仿真環(huán)境平臺(tái)，使用Meshing作為網(wǎng)格劃分工具，使用Fluent作為流場(chǎng)求解工具，建立起完善的針對(duì)葉片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬的仿真體系，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片進(jìn)行仿真分析，以供后文數(shù)據(jù)分析使用。