风机模型流体条件的设定

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　　流体的可压缩性在流体力学中，通常将流体分为不可压缩流体和可压缩流体两种，以马赫数作为其判断依据，马赫数的定义是来流速度与当地音速之比：M：二(3．1)其中，v为来流速度，m／s；a为当地音速，m／s。马赫数是评价气体可压缩性的标准，马赫数与气体的可压缩性呈正相关的关系，对于具有一定速度的气体，当气体的马赫数小于O．3时，可以将其视为不可压缩流体进行处理，而当气体的马赫数大于0．3时，就必须将其视为可压缩流体进行处理[481。本文中，风场入12风速设定为10m／s，音速为340rn／s，计算得到马赫数M=0．029<0．3，因此，本文中空气的流动可以视为不可压缩流动。(2)非定常流体流体运动的方式可以根据流体各项参数随时间变化与否分为定常运动和非定常运动两种方式，其中流体各项参数不随时间变化、仅随空间变化的流体，即警=o的流体为定常流体，流体各项参数随时间变化的流体，即警≠。的流体为非定常流体。本文中所研究的流场内部空气速度、压力等是随时间的变化而不断变化的，因此流场内部空气的流动可以视作非定常流动。
　　3．4．3湍流模型的选择
　　2．2．2节中所述的标准缸s模型在时均应变率较大的情况下，正应力的变化偏离了实际情况，由此引起湍流过程中流动不符合物理定律的现象，为了改善上述与标准k-e模型相比，Realizable k-e模型的湍动粘度计算方法发生了变化，有关旋转和曲率的源项被加入方程。本文中需要对叶片旋转运动进行仿真模拟，由于Savonius风机厂风机叶片绕轴旋转，导致附近流场中气体的运动包含旋转分量，因此标准k-e模型不能准确描述其湍流形态，本文选用Realizable k-e湍流模型进
　　3．4．4瞬态模型的建立
　　仿真模型的选择Fluent中处理旋转机械问题的模型主要包括混和平面模型(MixingPlane)、旋转坐标系模型(RotatingReference Frame)、多参考坐标系模型(MRF)和滑移网格模型(Sliding Mesh)等。其中前三种方法主要用于旋转机械的定常计算，滑移网格模型则可以用来对流场进行非定常计算，在四种方法中利用滑移网格模型仿真模拟的流场与实际情况最为接近，但同时这种计算方式将会耗费巨大的计算机资源，占用较多的计算时间。本文需要针对Savonius风机厂风机叶片的旋转运动建立瞬态模型，需要对流场进行非定常计算，考虑以上几种仿真方法的特点，最终选择使用滑移网格方法建立瞬态运动模型，它可以真实地模拟旋转叶片和流场问的相互影响，从而真实地描述叶片旋转区域的流场特征。(2)滑移网格的设定使用滑移网格技术进行计算时，计算空间需要存在两个或两个以上的独立计算域。在每个独立计算域与相邻计算域衔接的地方存在一个滑移边界(Interface)，滑移边界的作用为连接与之相邻的两个网格区域，计算过程中两部分网格沿着滑移边界产生相对运动(平动或转动)。由于旋转流场的非定常性，本文中网格沿滑移边界产生相对转动。根据上文介绍的滑移网格方法要求，需要对模型设定滑移边界。对于上文建立的Savonius风机厂风机的三维模型来说，其滑移边界为静止域与旋转域的交界面，该滑移边界包含两部分：一部分为静止域的滑移边界，另外一部分为旋转域的滑移边界，即在3．3．2节中定义的Interfacel和Interface2，在Fluent模块中利用MeshInterfaces操作将Interfacel和Interface2合并，建立起统一的Interface，如图3-9所示。