多级离心泵内部流场数值模拟与节能技术研究

关于风电场风机排布距离和列阵方式及海上风电场的模型

关于风电场风机排布距离和列阵方式及海上风电场的模型摘要：随着能源需求增长与化石燃料资源日趋枯竭的矛盾日益突出，洁净的可再生能源越来越受到人们的欢迎和重视，风力发电是新能源中最具有经济发展前景的一种发电形式。目前，在进行风电场风机优化布置模拟计算时，均忽略了风轮的湍流影响，而采用简化风机尾流线性扩张模型，即尾流影响边界随距离线性增大模型。此外，多数风机尾流模型未考虑风经过风机后的尾流影响区域直径的突然扩大，而一些考虑了该因素的尾流风速预测解析计算公式，则不能满足上游风机后风速与尾流影响区域边界的连续性。为此，本文推导了一种新的简化风机尾流模型。研究风电机组尾流效应对风电场输出功率的影响，建立比较全面的风电场输出功率和风速的关系模型，为研究风电场运行优化排布和规划方面的有关问题奠定了基础。针对问题1，本文考虑尾流效应对风电场组的影响，同时考虑了尾流边界效应模型，确定了速度与功率关系式，从到而确定风电场之间的最佳距离，提出一个完整的模型。针对问题2，在上述模型的基础上，进一步考虑了风向、风速、迎风角等因素对风电场组效率的影响，经过对数据的处理，我们可以得知有关速度的概率分布f(V),建立速度分布函数；逐渐增加了模型的复杂性，对风电场的模拟更接近现实情况，因此模型模拟得到的结果与问题1相比，结论更灵活易行。针对问题3，从海上风能资源的分析到建风电场的优势分析，结

合海上风电机组的结构形式，分析了不同构建方式的特点并作了相应的比较，最终提出了适合我国东南沿海建立海上风电场的风机布置方式。关键词：尾流效应、风电、功率特性、水平轴风电场组、一、问题重述：目前我国的风电总装机容量已经达到了世界第一，但我国风电发展的成熟度仍未达到世界前列水平。按照人均计算的风电装机容量，我国的世界排名为34，为46W/人，而同为总装机容量世界前列的美国、德国和西班牙，这一数据分别为149.8W/人、356.9W/人和463.5W/人；根据陆地面积计算，中国排名为第25位（6.5kW/平方千米）。问题一：如今风电场的经济损失主要集中在下游风力机在上游风力机尾流中受到干扰，损失接收功率。下游风力机的发电功率（P2）与上游风力机的发电功率（P1）的比值随两台风力机之间距离D的变化。请查找区域典型数据，求得风力机最佳间距（附表1 江苏省13个气象站点80m高风速测定单位m/s）。问题二：请以根据风向、风速、迎风角、间距、转向等信息，调整风力机以减少风机涡动能所带来的能量损失，并设计一种最新的陆地风机列阵方式。问题三：相较陆地，海洋上拥有更多的风能资源，但其建造风机

建筑小区内气流流场的数值模拟分析

建筑小区内气流流场的数值模拟分析文摘：本文采用计算流体动力学CFD（computational fluid dynamics）的方法，对北京地区冬季北风情况下某建筑小区内的气流流动进行了数值模拟仿真。借助数值模拟能模拟真实情况、资料详细的优点，对该小区两个主要区域在冬季北风向这一不利工况下的气流流动情况进行了分析，由此可见，通过CFD方法对小区气流流动进行模拟仿真，并且以直观形象的可视化结果展现于设计者和客户，可方便地对小区布局设计进行指导以及对小区内微气候进行评价。 1. 前言建筑师们在设计建筑小区时，注意力多集中在建筑平面的功能布置，美观设计及空间利用上，而很少考虑到小区内高层、高密度建筑群中气流流动情况对人的影响：局部地方（尤其是高层）风速太大可能对人们的生活、行动造成不便，也有可能在某些地方形成旋涡和死角，不利于室内的自然通风，从而形成不好的小区微气候。因此，为了营造绿色舒适的建筑小区微环境，需要在规划设计阶段对小区内气流流动情况作出预测评价，以指导设计。通常可用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。模型实验方法周期太长，价格昂贵，不利于用于设计阶段的方案预测和分析；而数值计算相当于在计算机上做实验，相比模型实验方法周期较短，价格低廉，可以以较为形象和直观的方式将结果展示出来，利于非专业人士通过形象的流场图和动画了解小区内气流流动情况。因此这里将介绍利用数值模拟技术模拟仿真小区内气流流动的详细情况，藉此对小区微气候作出评价分析以及对小区的设计作出改进优化。国外早在1980年代就利用数值模拟手段对室外气流流动进行研究，但主要针对单体建筑[1]。近年来，我国也开始对高密度的建筑小区这一具有中国特色的建筑形式内的气流流场进行数值模拟研究[2]。随着计算机技术、数值计算技术以及湍流模拟技术的发展，如今我们可以对非常复杂的实际建筑小区内气流流动进行模拟仿真，方便、直观地对小区微气候作出评价。下面将以一个实际的建筑小区为例进行分析。 2. 计算流体动力学技术简介简而言之，流体流动的数值模拟即在计算机上做实验。它在计算域内离散空气流动遵循的流体动力学方程组，将强烈非线性的偏微分方程组转变为代数方程组，再采用一定的数值计算技术求解之，从而获得整个计算区域内流场分布的详细信息，最后可将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来。这就是所谓的计算流体动力学CFD （Computational Fluid Dynamics）。由于实际空气是粘性流体，流动基本为湍流流动，故这其中涉及湍流模拟技术。自1974年以来，人们开始进行大量的CFD技术应用于建筑环境的模拟研究工作[3]。如今，CFD技术已经在建筑环境和设备模拟中取得了很大的成就。这里我们采用国际公认的权威CFD技术研究机构：英国帝国理工学院CHAM 研究所开发的PHOENICS软件对下面的小区内空气流动情况进行模拟仿真分析。该软件具有众多的湍流模型和数值差分格式，并经过了上千个算例的实验验证，能保证计算结果的准确性。有关CFD技术的内容可参考有关文献和专著。 3. 计算工况说明这里将要分析的小区是北京东润枫景小区，它是北京朝阳区东风农场改建住宅区，总建筑面积约49万平方米，

CFX的流场精确数值模拟教程

基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用 CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX 使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。、CFX数值计算的完整流程、基于ICEM CFD勺离心泵网格划分 2.1导入几何模型 2.2修整模型 2.3创建实体 2.4仓U建PRAT 2.5设置全局参数 2.6划分网格 2.7检查网格质量并光顺网格2.8导出网格—选择求解器2.9导出网格、CFX-Pre设置过程 3.1基本步骤 3.2新建文件

3.3导入网格 3.4定义模拟类型3.5创建计算域3.6指定边界条件3.7建立交界面

3.8定义求解控制 3.9定义输出控制 3.10写求解器输入文件 3.11定义运行 3.12计算过程四、CFX-Post 后处理 4.1计算泵的扬程和效率 4.2云图 4.3矢量图 4.4流线图 2.1导入几何模型在ICEMCFD软件界面内，单击File宀Imort Geometry^STEP/IGES（—般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入I C E M如图3所示。图3导入几何模型界面

2.2 修整模型单击Geometry^Repair Geometry 宀Build Topology，设置Tolerenee，然后单击Apply，如图 4 所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：gree n =自由边，yellow =单边，red =双边，blue =多边，线条颜色显示的开/关Model tree T Geometry T Curves T Color by cou nt,Red curves 表示面之间的间隙在容差之内，这是需要的物理模型, N41 f !孕ECHH 匚丁E> !1 Z-和-1 ：z? ...... ....................... 兰直卤* 百曲gw 卜宀-im * Q涕曲空JIT^J 厂社tt-sfri- Piwpe^ifl-5 CorFklr air^ i Cphcri s Quip^jr 匸* JO 匸叭和皈X XWM X ■an. y% wn- Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。亠图4修整模型界面 2-3 创建实体单击Geometry^Creade Body,详细过程如图5所示。

空调房间气流组织数值模拟和优化课程

毕业设计说明书作者：学号：学院：系(专业)：热能与动力工程题目：空调房间气流组织数值模拟和优化指导者：讲师 (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2012 年 6 月2 日毕业设计（论文）中文摘要

毕业设计（论文）外文摘要 Title Numerical simulation of air-conditioned room air distribution and optimization Abstract Airflow-organizing in air-conditioned indoor air environment, air quality has an important effect is directly related to the indoor temperature, area, flow rate and air-conditioning energy consumption is an important part of the air-conditioned. Effective ventilation and airflow organization has an important significance for improving indoor air quality, to ensure the realization of healthy buildings, healthy comfort air conditioning. The main factors to affect the flow in room inlet velocity, the location of the air inlet into the return air relative position Firstly, the establishment of a physical model and mesh using Gambit software, and numerical simulations using Fluent software, said in an intuitive way the temperature field and velocity field of airflow under different air distribution program, analyzing the draw for office and other similar air-conditioned room, Side of the send side back, on sending the next time, on to send back, next to send back to the four air distribution are more appropriate. But the better Side of the send side back and on to send back on the air current forms of organization. Keywords：Airflow-organizing;Numerical simulation; Turbulence model;Temperature field;Velocity field.

T35-II轴流风机性能参数表(含叶轮直径)

T35-11系列轴流风机性能参数及外形尺寸表（1） D 1——风机进风处圆筒直径，mm；D 3 ——风机圆筒直径，mm； L ——风机厚度，mm；H ——风机圆筒中心至风机底座距离，mm；

T35-11系列轴流风机性能参数及外形尺寸表（2）机号转速（rpm）叶片角度风量（m3/h）风压（Pa）电机噪声 dB（A）外形尺寸（mm）留孔尺寸（mm）重量（kg）型号功率D1D3L H 1450 156595151YSF-712473 570680405350 实际孔洞 690X690 （D 3 /2+H）土建留孔 700X700 42 208667169YSF-801475 2510379174YSF-802477 3011682186YSF90S-477 3512812232YSF90S-479 96015436267YSF-802664 20537074YSF-802666 25710176YSF-802667 30772481YSF-802669 358471101YSF-802671 1450 159393192YSF-802477 640750475392 实际孔洞 767X767 （D 3 /2+H）土建留孔 800X800 58 2012345214YSF90S-479 2515297220YSF90L-480 3016639236YSF90L-481 3518250294YSF100L-481 96015621984YSF-802668 20817394YSF-802670 251012896YSF-802671 3011016104YSF90S-672 3512082128YSF90S-674 1450 1513444244YSF90L-480 720835495438 实际孔洞（D 3 /2+H）土建留孔 900X900 68 2017670272YSF100L-481 2521895279YSF100L-482 3023815300YSF100L-4383 3526120373YSF112M-4484 960158902108YSF90S-672 2011700120YSF90S-674 2514498123YSF90S-675 3015766131YSF90S-676 3517296164YSF90S-678 814501519235310YSF100L-482810930580487实际孔洞91

CFX的流场精确数值模拟教程.pdf

基于CFX的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。一、 CFX数值计算的完整流程二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分 2.1 导入几何模型 2.2 修整模型 2.3 创建实体 2.4 创建PRAT 2.5 设置全局参数 2.6 划分网格 2.7 检查网格质量并光顺网格 2.8 导出网格－选择求解器 2.9 导出网格三、CFX-Pre 设置过程 3.1 基本步骤 3.2 新建文件 3.3 导入网格 3.4 定义模拟类型 3.5 创建计算域 3.6 指定边界条件 3.7 建立交界面 3.8 定义求解控制

3.10 写求解器输入文件 3.11 定义运行 3.12 计算过程四、 CFX-Post后处理 4.1 计算泵的扬程和效率 4.2 云图 4.3 矢量图 4.4 流线图 2.1 导入几何模型在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。图3 导入几何模型界面 2.2 修整模型单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条

贯流风机的数值模拟

中国科学技术大学本科毕业论文本科生姓名指导教师姓名专业学制学号论文题目贯流风机的数值模拟二零**年六月 20**年5月20日

摘要贯流风机以其流量大，低噪声，送风平稳等优良特性在空调设备和小型送风设备中广为应用。本文针对家用壁挂式空调器室内机部分，采用贯流风机进行送风的特点，运用FLUENT软件，对2D贯流风机流场模型进行了较成功的数值模拟计算。并与实验和他人的计算结果进行了比较，与实验结果吻合。同时，对双叶轮风机的流场模型进行了数值计算，并与实验数据进行了比较。对比发现，计算结果与实验结果相吻合。本文试图通过数值模拟的方法，为贯流风机的设计提供新的方法。关键词：贯流风机、数值模拟、非结构网格、压力场、速度场。

Abstract Since its well compact design and low noise characteristics, Cross-Flow fan are increasingly used in rear cooling units of minivans. In this thesis, for using the Cross-Flow fan to send air in the family hanging air conditioner, we use the FLUENT software to simulate the flow-field of 2D Cross-Flow fan. And the numerical simulation work was successfully done. Compared with the result of experiment and of other’s, this result of numerical simulation is according with the experiment. At the same time, we simulated the flow-field of the Double-Fan model, and compared with the result of experiment. We found that the result of simulation is according with experiment. In this thesis, we want to supply a new method for the design of Cross-Flow fan, using the numerical simulation. Keyword:Cross-Flow fan, numerical simulation, unstructured grid, pressure field, velocity field.

轴流风机选型、型号、参数

轴流风机轴流风机型号、用途、性能及轴流风机参数 ——（浙江聚英风机工业有限公司提供）一、轴流风机型号名称、用途、性能 ■管道加压轴流风机 ●JSF轴流通风机（SDF） ●大风量轴流风机（JSF-Z） JSF轴流通风机是一种高轮毂比设计的新型节能管道加压风机，具有噪声低、风压适中、气动性能范围广、安装简单等特点，广泛应用于民用、商业及工业厂矿企业建筑工程的管道加压送排风系统。 JSF风机有两种叶轮结构形式，JSF-A采用模压圆柱形轮毂式叶轮，具有效率高、风压大等特点。 JSF-Z采用压铸铝合金叶轮，机翼型前掠扭曲可调叶片，具有噪声低、外形美观、铝质叶轮的防腐防爆性能优等优点，常用于机组设备冷却、机械生产线的工艺送风。本系列风机一般为电机内置直联传动形式，也可做成电机外置皮带传动结构形式，用于输送特殊气体介质的场所，如厨房排油烟、工业热气等。 ■边墙壁式轴流风机 ●DFBZ低噪声方形壁式轴流风机 DFBZ系列风机采用高效低噪声轴流叶轮、风机专用电机直联传动，方形消音型外壳（可进一步降低风机噪声；整机制成方形，墙体预留方孔简单，安装方便）。出风口装有铝合金自垂百叶（可防止室外雨水、灰尘和自然风向室内倒灌）；具有明显的外形美观，噪声低、运行平稳、安装牢固等优点，广泛适用于民用商用建筑工程和厂矿企业车间的低噪声壁式排风。可根据使用场合要求制成防爆防腐型风机。本系列风机一般配用三相电机，按用户要求可对0.55kW以下配用单相电机。 ●DWEX边墙风机（WEX） DWEX系列风机采用先进的前掠型叶片、低噪音的外转子或内转子风机专用电机直联传动，方形外壳设计可以方便地安装在混凝土墙、砖墙或轻钢压型墙板上，方形防雨罩结构牢固，外形美观。具有噪声低、风量大、运行可靠、性能参数范围广、安装简便等特点，广泛应用于厂矿企业车间和民用、商用建筑工程的边墙壁式通风换气。根据输送介质的要求，可制成防腐、防爆型。DWEX(WEX)系列风机一般用于边墙壁式排风，配设45°防雨罩（或特殊制造成60°）和防虫网（夜间可防止昆虫循灯光飞入车间）。可按需要制成边墙送风机型号为DWSP(WSP)，配设90°防雨罩(防风、雨、尘)和防虫网（夜间可防止昆虫循灯光飞入车间）。附件选配：重力式止回风阀（可确保车间在风机不开时保持与室外隔绝），订货时注明。 ●DWBX板壁式轴流风机 DWBX系列风机采用高效翼型轴流式叶轮与低噪声电机直联驱动，压型金属板式外壳，具有墙面安装简便、整机重量轻、运转平稳、外形美观。多用于轻钢结构建筑边墙、窗框安装的壁式送排风场合。选配附件：出风口可根据使用场合配设铝制重力式止回阀或加设防雨罩、配设防虫网等，更

装有气流分布板的脱硫喷淋塔流场数值模拟

装有气流分布板的脱硫喷淋塔流场数值模拟过小玲1金保升孙志翱（东南大学热能工程研究所，江苏南京210096）摘要以600 MW机组喷淋塔为研究对象，利用Fluent软件，对装有一定开孔率气流分布板的脱 -模型作为计算模型，并结合拉硫喷淋塔进行了空塔和喷淋状态下热态流场数值模拟。计算中选用kε 格朗日颗粒轨道模型，用SIMPLE算法进行计算。计算结果表明，气流分布板对塔内流场、温度场和压力场都有一定的影响；引入喷淋液后，由于喷淋液滴对塔内流场强烈的整流作用，内部速度明显趋于均匀化。关键词喷淋塔Fluent软件数值模拟气流分布板 Flow simulation for FGD spray scrubber with gas distributing board Guo Xiaoling, Jin Baosheng, Sun Zhiao (Department of Power Engineering, Southeast University, Nanjing Jiangsu 210096) Abstract: The research was based on a spray scrubber with a gas distributing board in a capacity of 600 MW unit, using software of Fluent to simulate the field in the spray scrubber. Both under spray and without spray conditions were simulated. The gas flow was described using standard kε-model and SIMPLE algorithm. Lagrange particle trajectory model was used to imitate the initial condition of the slurry droplet. The results showed that the gas distributing board had a significant influence on the interior field. When spray was introduced, the gas velocity became uniform. This was because the slurry droplets bring huge influence on the flue gas flow by cutting down the scale of the eddy of the flue gas. Keywords: Spray scrubber Fluent Numerical simulation Gas distributing board 喷淋塔是湿法烟气脱硫工程中的核心设备，其内部复杂的两相流动直接影响着喷淋塔的设计及其脱硫效率。对于脱硫喷淋塔，仅靠试验难以揭示塔内的各种参数[1]。而数值模拟方法具有经济、高效的特点，且排除了模型试验方法中存在的缩小误差的问题及安全问题[2]特别是利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)通用软件之后，还避免了复杂的编程工作，已经成为研究塔内流场的有力工具[3]。目前国内数值模拟基本上为二维的冷态模拟[4]，或者是三维空塔的模拟；而国外学者的研究主要集中在脱硫机理或浆液液滴的运动方面[5-7]，很少针对脱硫塔进行流场等研究。本文以600 MW机组带气流分布板的喷淋塔为研究对象建立三维模型，用Fluent软件对喷淋塔空塔和喷淋状态下的热态流场进行了数值模拟。采用kε -模型，并结合浆液液滴随机生成模型，用SIMPLE算法进行计算。 1 喷淋塔模型的建立 1.1 烟气流动的物理模型 1.1.1 物理模型简化烟气脱硫塔结构如图1(a)所示。烟气沿水平下倾烟道进入塔体，在上升过程中先通过气流分布板，再依次经过3个喷淋层。脱硫浆液由均匀布置于喷淋层的雾化喷嘴引入，与1第一作者：过小玲,女，1981年生，硕士，研究方向为烟气脱硫技术。

室内气流组织数值模拟与舒适度分析

室内气流组织数值模拟与舒适度分析摘要：分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的室内空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟，并对其结果进行了实验验证。根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。结果表明，分层空调和置换通风是室内中较好的气流组织方式。关键词：室内；气流组织；速度场；温度场；数值模拟；热舒适引言传统空调系统的气流组织是以送风射流为基础的，通过反复迭代检查温度和速度。最后，找到合理的回风方案和参数。空调房间内的供气射流大多是多个非等温湍流射流，一般设计方法是基于单股等温紊流射流的规律，射流约束修正系数、射流重合度和非等温射流的修正系数。介绍。这种方法忽略了很多其他因素，如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等，因此必然有一定的误差，在某些情况下甚至有很大的误差。若简单地将这种方法用于空间空调系统的气流组织设计，是不合适的。空间空调系统的气流设计没有成熟的理论和实验结论。主要研究方法是将气流的数值分析与模型相结合。由于气流的数值分析涉及到各种可能的内部扰动、边界条件和初始条件，所以可以完全反映房间内的气流分布，从而确定气流的最佳方案。 1室内空气流动的有限元数值模拟机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动，直接模拟尚不现实。在解决实际问题时，需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。笔者作了以下假设： 1）室内空气为低速不可压缩气体，且符合 Boussinesq 假设； 2）室内空气流动为准稳态湍流流动； 3）忽略能量方程中粘性效应引起的能量耗散。 2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟 2.1研宄对象本文的研宄对象为有内热源、尺寸为12 mX &4 mX5.0 m（长X宽X高）的长方体建筑模型（如图1所示），风口设在外墙侧。人员和设备由于不断放出热量，对室内气流分布特性有重要影响，将其视作内热源处理。内热源模型为0.4 mX 1.2 mX 1.3 m（长X宽X高）的长方体。在内热源模型内部不求解控制方程，把它的内表面视作速度为0的壁面。考虑模型的对称性，取一个空调送风单元（3 mX 4.2 mX 5.0 m）进行模拟计算分析。本文主要讨论0.1 m和1.1m高度的情况，这两个平面之间的区域可以代表工作区。 2.2边界条件的处理室内温度设定为（26±2）°C，内墙的温度设定为26°C，外墙为26.5屋顶为26°C。人体和设备的发热功率之和为600 W。本文应用有限元的非统一网格，在人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密，在壁面附近采用壁面函数法。非线性方程组由FIDAP（流体力学有限元软件包）的求解器通过迭代求解。 2.3常用送回风方式下室内气流组织模拟及气流分布特性评价

轴流风机扇叶的流场分析与改进

基于 CFD 的轴流通风机叶片的流场分析与改进设计
摘要：通过计算流体力学（CFD）方法对轴流通风机叶片的流场进行了虚拟样机的数值模拟，不仅得到了流场的工作特性数据，而且提出了对叶片叶型的改进设计方案，并通过真实样机的试验验证了数值模拟分析的正确性和改进设计的可行性。最后，还对数值模拟与真实试验数据之间的差异原因进行了讨论。关键词：轴流式通风机；叶片；CFD；流场分析；改进设计
0 引言
轴流通风机的传统设计方法主要有两种：一种是利用孤立翼型进行空气动力试验所得到的数据进行孤立翼型设计，称为孤立翼型设计方法；另一种是利用平面叶栅的理论和叶栅的吹风试验所得到的数据进行设计，称为叶栅设计方法[1]。试验测量方法所得到的试验结果真实可信，但往往受模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度等的限制，有可能很难通过试验方法得到结果。此外试验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。计算流体力学（CFD）的计算方法是近年来发展起来的新型独立学科，它兼有理论性和实践性的双重特点，建立了许多理论和方法，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的计算技术[2]。轴流通风机叶片作为关键部件，其性能直接影响着风机的性能。轴流通风机设计的主要任务就是设计出能保证各项性能要求的高效率叶片。
本文介绍的是采用现今先进的 CFD 方法，以一款汽车用冷凝器风扇的叶片为例，进行探索性的流场分析与改进设计研究。
1 叶片的 CFD 流场分析
1.1 对象描述该风扇总成的整体三维图如图 1 所示。叶片直径为 250mm，材料为 PP，其技术要求：在静压 p=－50Pa
（风机进口处的压力比周围空气低 50Pa），转速为 2600r/min 的情况下，风扇总成在一个标准大气压、温度为 20℃、相对湿度为 50%的空气，用标准电机在 12V 的电压下进行送风测试时，其送风量应≥900m3/h，标准电机工作电流应≤7A。
图 1 分析对象——风扇总成的三维图
1.2 划分网格计算流体力学作为工程应用的有效工具，所面临的关键技术之一就是生成网格的质量的好坏，它直接影响
到模拟结果的精度和所耗用的 CPU 时间。在计算敏感区域（壁面附近、尾流块、外形曲率大的表面）参数变化梯度大，如果网格太稀疏，则不能捕捉到流场的重要信息，造成误差大，甚至解不能收敛，故需取较密的一些网格；而在非计算敏感区域参数变化梯度较小，如果网格太稠密，则所耗用的 CPU 时间长，故应取较稀一些的网格。因此，应根据需要安排网格疏密。另外，曲线应尽量光滑，不能过分扭曲。在 CFD 的实际应用中，
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喷口射流流场的数值模拟转载

喷口射流流场的数值模拟摘要本文在对数学模型及物理模型进行理论分析的基础上，基于ε-k 方程双方程模型与SIMPLE 算法，运用模拟软件6.1，对不同喷口流场进行了三维模拟，证实了射流流场与喷口内部流线有密切关系，并对结果进行了分析比较，从而为喷口的优化设计提供了依据。关键词喷口；计算流体力学；数值模拟 1 引言目前，高大空间的空调一般采用分层空调的方式。该系统一般采用喷口送风，喷口的结构，位置对室内气流组织影响较大。国内的生产厂家较少涉足该喷口的制作，有的厂家尽管生产，一般都套用国外产品的性能参数.由于制造工艺等方面的原因，其性能参数与国外的产品不同，按此设计其空调效果较差。实践证明，一些进口的喷口，空调效果比较理想。从物理角度而言，空调通风房间的空气流动是由风口射流引起的，射流动量流量和质量流量对室内空气分布情况起关键作用。为了能准确的描述风口，产生了很多风口模型的模拟方法。就目前的研究情况来说，比较广泛使用的风口模型模拟方法[1] 主要包括传统模型法、基本模型法、动量方法、盒子方法和指定速度方法。通常这些模型对末端装置的特性不予考虑或考虑得不够，模拟主要是针对室内的气流运动而进行的，而没有模拟送风装置内部的气流[2] 。本文通过计算机直接模拟喷口形成入口边界条件对不同结构的喷口进行了模拟。 2 数学物理模型 2.1 风口模型计算机直接模拟喷口形成入口边界条件是先从管道到喷口出口处的三维区域进行模拟，得出出口断面处的各变量参数，然后将此结果作为对室内空气流动模拟的入口边界条件。 2.2 基本方程［4］ Fluent6.1 把连续方程、动量方程、能量方程写成如式2.1所示的通用方程形式： ()φφφφρρφS x u x t i i i =???? ? ???Γ-?? +?? （2.1）式中：φ _____通用变量，如u ,v ,w ,T ,,K ε等； ρ _____流体的密度， kg/m 3；

汽车外流场的数值模拟

汽车外流场的数值模拟宁燕，辛喆中国农业大学，北京（100083） E-mail ：rn063@https://www.360docs.net/doc/b413380088.html, 摘要：利用CFD 方法，运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟，并对结果进行了处理与分析。研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况，表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等，在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。关键词：汽车空气动力学；CFD ；车身外流场；FLUENT 1. 引言汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]：一种是进行风洞实验，另一种是利用计算流体动力学（CFD ）技术进行数值模拟。传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验，存在着费用昂贵、开发周期长等问题。另外，在风洞实验时，只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。 2. 控制方程和湍流模型汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场，由于外形复杂易引起分离，所以应按湍流处理。汽车外流场的时均控制方程式[2]如下：3,2,1,=j i ；z x y x x x ===321,,；，： u u =1w u v u ==32,平均连续方程：0=??i i x u 平均动量方程：??? ???????????????+????+???=??i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u μρ κ方程 ρεκσμμκρκ?+??????????+??=??G x x x u j t j j j )( ε方程 κερκεεσμμερε221)(C G C x x x u j t j j j ?+??????? ???+??=?? -1-

大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析

大空间建筑室内气流组织数值模拟与舒适性分析发表时间：2019-04-30T10:40:18.810Z 来源：《基层建设》2019年第4期作者：王雷谢恩 [导读] 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉 430040 摘要：在我国快速发展的过程中，我国的国民经济得到了快速的发展，分别对采用百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调、置换通风方式的大空间建筑空调室内气流的速度场和温度场进行了数值模拟,并对其结果进行了实验验证。根据ADPI指标对这几种送回风方式进行了热舒适性评价。结果表明,分层空调和置换通风是大空间建筑中较好的气流组织方式。关键词：大空间建筑；气流组织；速度场；温度场；数值模拟引言常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础,通过反复迭代对温度和速度进行校核,最后找到合理的送回风方案和参数。空调房间的送风射流大多属于多股非等温受限湍流射流,而一般的设计方法是在单股等温湍流送风射流规律的基础上,引入射流受限、射流重合和非等温射流修正系数,这种方法忽略了很多其他因素,如排风口的尺寸和位置、热源的性质和位置等,因此必然有一定的误差,在某些情况下甚至有很大的误差。若简单地将这种方法用于高大空间空调系统的气流组织设计,是不合适的。对于高大空间空调系统的气流组织设计,目前尚无成熟的理论和实验结论,主要研究手段是将气流数值分析和模型相结合。由于气流数值分析涉及室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件,因此能全面地反映室内的气流分布情况,从而便于确定最优的气流组织方案。 1大空间气流组织的研究意义对于现代的工艺空调车间，不但要满足工艺方面的要求，而且还要营造良好的室内人工环境。在生产过程中必须保证生产工艺所要求的温度、风速、湿度，为生产提供条件，同时也要求提供合适的新风量，保证一定的洁净度和噪声标准，为工作人员提供良好的工作环境。在各类工艺空调建筑内，空气调节是实现这些人工环境的最佳手段。在大空间空调中，经过处理的空气由送风口进入，与室内空气进行热湿交换，经过回风口排出。空气的进入与排出，必然引起室内空气的流动，而不同的空气流动状况有不同的空调效果，合理组织室内空气的流动，使室内空气的温度、湿度、流动速度等能更好地满足工艺要求，符合人们的舒适感觉。由此可见，大空间气流组织直接影响室内的空调效果，是关系到工作区的温湿度基数、精度及区域温差、工作区的气流速度及洁净度和人们舒适感觉的重要因素，是空气调节的重要环节，对其进行研究己口渐成为一项重要的课题。 2大空间建筑室内气流组织有限元法数值模拟 2.1物理模型假设机械通风房间内的空气流动多属于非稳态湍流流动,直接模拟尚不现实。在解决实际问题时,需要对物理模型进行一定的假设和简化处理。笔者作了以下假设:1)室内空气为低速不可压缩气体,且符合Boussinesq假设;2)室内空气流动为准稳态湍流流动;3)忽略能量方程中由于黏性作用引起的能量耗散。4）控制方程求解与罚函数的采用应用K-ε两方程模型模拟湍流,加上连续性方程、动量方程、能量方程组成控制方程组。方程组中空气密度ρ=1.1941kg/m3,黏度μ=1.81×10-5Pas,6个经验系数的取值如下:Cμ=0.09,C1=1.44,C2=1.92,σT=0.9～ 1.0,σK=1.0,σε=1.3。对流场控制方程用有限元法求解。为防止病态方程组出现,本文采用罚函数法。罚函数模型是压力速度模型的变形形式,把连续方程作为罚函数约束导入动量方程从而消去压力项,得到只有速度项的动量方程,即令p=-λp(v)(1)式中λp是罚参数。在求解其他变量之前,将压力从全部未知量中消去,这将减少求解未知量的数目。压力在其他变量求出后重新求得。 2.2各种送风方式下大空间室内气流组织数值模拟 2.2.1下送风方式(置换通风)室内气流组织模拟置换通风气流组织的影响因素很多,例如热源的大小和位置、送风温度以及障碍物的高度和位置等。由于长方体内热源模型的假设不能很好反映置换通风的流动特点,所以在此将内热源简化为一个处于房间底部正中间的面积为0.4m×0.4m的面热源,热源温度为40℃。为了模拟热源气流的上升,假设送风速度为0.3m/s,考虑冷气流的特点,假定地面温度为22℃,其余边界条件与前文相同。置换通风的送风温差一般为2～4℃,本文取4℃,则送风温度为22℃,送风速度为0.25m/s,送风口尺寸为1.0m×0.5m。尺寸为1.0m×0.5m的回风口布置在屋顶靠近置换装置的一侧,回风速度为0.35m/s。模拟显示z=0.1m断面上平均温度为22.66℃,平均速度为0.025m/s。 2.2.2边界条件的处理室内温度设定为(26±2)℃,内墙的温度设定为26℃,外墙为26.5℃,屋顶为26℃。人体和设备的发热功率之和为600W。本文应用有限元的非统一网格,在人体和设备周围、外墙附近及风口附近对网格进行加密,在壁面附近采用壁面函数法。非线性方程组由FIDAP(流体力学有限元软件包)的求解器通过迭代求解。 2.3五种送回风方式室内气流分布特性评价对舒适性空调来说,评价标准不外乎舒适性和经济性两个方面,前者是对气流在工作区形成的温度场、速度场能否满足人员的卫生和舒适要求的评价,后者则考虑为消除工作区的余热,送风的耗冷量是否最低。对气流组织性能有多种评价指标,如温度不均匀系数kt,速度不均匀系数kv,符合给定条件测点比例数F,以及能量利用系数η等。 3送回风参数对地面附近温度场和速度场的影响前面我们对子午胎车间在冬夏两季最不利情况下进行了气流组织模拟预测，并对其设计效果进行了评价，结果表明原来的设计将使车间内冬季温度偏高，夏季温度偏低，不利于节能。这一章中我们将对夏季最不利工况进行研究，模拟预测子午胎车间在不同送风参数和回风口高度下的温度场和速度场，对比分析找出最佳送风参数和回风口高度，力图得出同类大空间车间的设计规律。 4结论从流场情况看,上送风的几种形式中,百叶侧送侧回、喷口侧送侧回、散流器顶送下回、分层空调有相似的气流流动规律,但分层空调较为节能;喷口送风工作区平均温度、速度均较低,垂直温差、不均匀系数均较小,能量利用系数较大;散流器顶送下回方式气流在整个空间的分布较均匀,可较好地减少内热源对周围环境的热影响(z=1.1m平面上最高温度值比其他方式小),但其平均速度较大,在风口下部的人有吹风感;百叶

基于Fluent轴流式风机内部流场分析

36 為扛科技2018年?第6期基于Fluent轴流式风机内部流场分析?安徽理工大学机械工程学院代以吴宪陈鸿宇杨文杰以某型号轴流式风机为研究对象，用Gambit构建出轴流式风机内部流场分析的有限元模型，将模型导入Fluent,设置分析条件和边界条件后求解，得出风筒出口处的压力与速度云图，并通过计算得出轴流式风机的各项性能指标。风机使用面广，种类繁多，在工业生产中利用风机产生的气流做介质进行工作，可实现清选、分离、加热烘干、物料输送、通风换气、除尘降温等多种工作，渐渐成为人们生产生活中不可或缺的动力机械设备。风机内部形成复杂的湍流流场，所以为了设计出满足实际生产生活要求的风机，就需要对风机内部流场进行有限元分析，以获得风机各项功能指标。 1建立有限元模型本文选取某型号轴流式风机进行流场分析，在solidworks中脸翻，翻结构雜如表1所示〇轮毂比径向间隙叶片数叶片安装角出风口直径电机转速 0.463mm S53。1100mm2920r/min 表1 在Gambit中建立轴流式风机流场分析的有限元模型。在划分网格时，由于轴流式风机内部流道结构复杂，集流器进口和风筒出口处的结构较为简单，所以需要将整个流道划分成不同区域，另外，叶轮处是旋转区域且存在叶片空间扭曲等复杂流道，需要对该区域单独划分并加密处理。因此采用非结构性网格和结构性网格相结合的方法进行网格划分。轴流式分级计算区域网格的戈扮如图1所示。在设置边界条件时，将集流器进口处设置为压力入口，风筒出口设置为压力出口，将叶轮区域流体运动类型设置为动参考系模型（MRF),该区域的壁面边界条件类型?*为旋转壁面（Movingwall)，旋转轴为X轴。然后导出mesh文件。 2 Fluent求解打开FhientH维求解器，导入mesh文件，检查网格，體模型材料为空气，采用标准的k-e模型作为计算模型，环境压强设为101325 Pa,重力影响忽略不计，设置旋转轴的转速为2920 r/min,进行求解0 图1计算区域网格划分图2风筒出口处动压云图图4风筒出口处静全压云图 -0.6-0.4-0.200.2 0.4 0.6 图6风筒出口径向速度云图 3结果分析图3风筒出口处静压云图图5风筒出口轴向速度云图图7风筒出口切向速度云图动酿现的敗流速度的大小，由图2可以看到，动压在中心位置很低，沿径向渐渐变高。另外风筒内壁处存在厚度较薄的蓝色的动压低压区，这是因为在壁面处有边界层，最底层气流速度为0。同样因为导流叶两侧同样存在边界层，在其作用下，导致高压区域不连续，呈现扑对称的低压区域。静压为气流团内部的压力，由图3可以看到，静压同样沿径向渐渐变高，但是由于叶顶高速气流碰撞到壁面后，气流速度降低，甚至反向。气流在此挤压收缩，因此静压急剧提升，会出现风筒内壁处静压明显増大的现象。总压为动压与静压之和，由于平均动压远大于静压，因此总压呈现与动压相似的压力分布，如图4所不〇由图5可知，轴向速度在中心处较小，沿径向方向渐渐增大。同样地，由于边界层的存在，在外风筒内壁处，形成了很薄的，速度很低的气流层。同动压云图一样，由于导流叶的作用，云图呈现对称且不连续性。径向速度反映的是出口气流的横向流动，而切向速度则反映了气流绕风机轴线（下转120页）