风机的模型简化和网格的划分方法

作者：石家庄风机　　　　　日期：2014-10-17　　　　　浏览：944　　　　　

(1)进口边界条件:一般要求给出进口处的速度、压力等条件,对于叶轮流场等瑞流流场计算还需要给定进口条件,如k-s 二方程要求给出进口平均动能、进口端流枯性系数7,和进口瑞流动能耗散率在本文中,釆用质量流量(mass-flow-inlet)条件,方向为垂直于进口边界,利用设定进口流速不同来模拟风机在不同工况下运行。Fluent软件中,可以通过四种方法定义瑞流方程中的瑞流动能々和瑞流动能耗散率￡,本文中采用设定瑞流强度和水利直径,作为方程的已知量,进口边界处的瑞流动能yt和瑞流动能耗散率e的值分别由下式计算得到:式中,为经验常量,为进口截面处的平均速度,D为进口管路的水利直径。

(2)出口边界条件:一般取充分发展后的条件或由上游速度推算得到。本文中釆用出口压力边界条件(pressureoutlet),定义出口压力相对于大气压为0,方向为垂直于出口截面,瑞流参数的设定同样釆用设定瑞流强度和水利直後作为方程已知量的方法。

(3)固壁边界:包含流体和固体的表面。本文中的管道内壁、导流罩表面、穀表面和叶片表面等均取壁面边界条件(wall),选择无滑移固壁边界条件,即壁面的流体速度与壁面该处的速度相同,法向速度为零。当壁面静止时(如管道面),壁面处速度为零;当壁面旋转时(如叶片表面),壁面处流体与壁面的相对速度为零。在风机建模时将整个风机分为了动(叶片部分)、静(电机和后导流器部分)两部分,两部分流体间也存在边界,此边界存在于流体内部,将其定义为

mixing plane,起到计算数据传递的作用。

(4) SIMPLE 算法

SIMPLE 是英文 Semi-Imp丨icit Method for Pressure-Linked Equations 的缩写,即"求解压力耦合方程组的半隐式方法”。SIMPLE算法的关键是构造压力修正方程和速度修正方程,半隐式技术通过简化使压力修正方程只包括四个网格点上的压力修正。SIMPLE算法的基本思想是釆用"猜测-修正"的方法来计算压力场,然后求解动量方程(N-S方程)。

本文釆用的模拟方法是沿用论文《轴流风机流场分析和性能改进》中的方法,不同的是该论文釆用风机整机模型进行计算,本文釆用Z分之一模型,该论文对同类风机的模拟进行了详细介绍和实验验证,论证了该模拟方法的准确性。

本章首先介绍了轴流风机的基本理论知识,简述了风机的工作过程、性能参数和性能换算等相关内容,为后文中对轴流风机的性能评定和流场分析奠定了理论基础。

然后又介绍了计算流体力学的相关知识,主要为计算流体力学的控制方程,又简要介绍了本文所釆用的数值模拟方法。最后对轴流风机的几何和网格模型进行了说明,其中涉及风机的模型简化和网格的划分方法,为后文中进行的轴流风机的流场和气动性能模拟打下了理论基础。（22w）