基于FlowSimulation的气力脱膜装置流场分析
基于Flow simulationt的燃油喷射系统的流场数值模拟分析

式中,u,自,w 表示的是流云微团在 x,y,z 三个方向的 分量;a 表示对流加速度。
对于式(4)可以分解为三个不同的方向。
(5)
(6)
(7) 式中,ax 表示 x 方向上的对流加速度,ay 表示 y 方向 上的对流加速度,az 表示 z 方向上的对流加速度。 2 几何模型的相关分析 2.1 节气门的几何模型的建立 电 喷 系统 ,由 传 感 器 、执 行 器 和 节 气 门 体 等 五 个 部 分 组成[3]。其中,节气门是用来控制进气管的进气量的装置。 节气门体总成设计总成分为:独立式、可以集成 ECU、集 成部分传感器等多种方案。节气门主要有十个不同的部分 组成,分别是节气门衬垫、节气门限位螺钉、螺钉孔护套、节 气门体、加热水管、螺钉、怠速控制阀和密封垫等[4]。(图 1) 2.2 几何模型的网格划分 CFD 分析是近现代流体力学与数字分析在计算机技 术 的 整 合 下 的 产 物 , 主 要 有 Flow Simulation,Fluent 和 Flow3D 等软件组成。其中 Fluent 的参数和网格划分比较 复杂,相对而言 Flow Simulation 的网格划分比较简单。本 次分析就是采用 Flow Simulation 的自动网格划分功能进 行的网格划分,因为进气管道整体不涉及到相对体积特别
· 46 ·
内燃机与配件
图 1 节气门的几何模型
小或者特别大的情况,所以只需要进行流体和壳体之间结 合 面 的 网 格细 化 ,局 部 网 格 细 化 的 作 用 并 不 大 ,本 次 划 分 中也没有采用此种划分方式,为了分析更加精细开启了高 级网格细化的功能,其网格划分情况如图 2 所示。
感器用以感知负荷的大小和减速工况,然后将这个模拟信 号通过 A/D 转换器后传递给 ECU 后,控制发动机的怠速, 减速和加速状态。节气门的阀门的开度直接决定了壳体内 部的压力分布与速度,同时由于进气压力为大气压力不 变,所以开度的大小与设备的进气量的大小也成一定的比 例。对于节气门的分析主要是考虑其压力分布,速度分布, 壳体与阀门的受力情况,所以将总压的平均值,速度的平 均值和力作为本次分析的目标值。(表 2)
流体力学实验装置的流场模拟与分析方法

流体力学实验装置的流场模拟与分析方法流体力学实验是研究流体运动规律和性质的重要手段,而流场模拟与分析则是实验过程中至关重要的环节。
本文将就流体力学实验装置的流场模拟与分析方法进行探讨,以帮助读者更好地理解和应用相关技术。
一、数值模拟方法在流体力学实验中,数值模拟是一种常用的流场分析方法。
通过数值模拟,可以建立数学模型,利用计算机对流体的流动状态进行仿真,从而实现对流场的模拟和分析。
1.1 流场建模在进行流体力学实验时,首先需要对流场进行建模。
建模的过程是将实际流场问题抽象为数学模型,确定流场的边界条件和初始条件,以便进行数值求解。
常用的流场建模方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
1.2 数值求解建立了数学模型之后,接下来是选择适当的数值方法进行求解。
常用的数值求解方法包括迭代法、差分法、有限元法等。
通过数值求解,可以得到流场的速度场、压力场等重要参数,进而进行流场的分析与研究。
1.3 后处理与分析完成数值模拟后,需要对求解结果进行后处理与分析。
后处理是指对数值计算结果进行处理,得到更直观、更容易理解的信息,如绘制流线图、压力分布图等。
通过后处理与分析,可以更全面地了解流场的性质与规律。
二、实验方法除了数值模拟外,实验方法也是流体力学实验装置流场模拟与分析的重要手段。
实验方法可以通过实际实验获得流场的实时数据,与数值模拟相结合,更全面地研究流体流动过程。
2.1 流场测量在流体力学实验中,流场测量是一种常用的实验方法。
通过使用流场测量仪器,如PIV(粒子图像测速仪)、LDA(激光多普勒测速仪)等,可以实时测量和记录流场的速度、压力等参数,为后续的分析提供数据支持。
2.2 数据分析与比对获得了流场实验数据后,需要进行数据分析与比对。
通过对实验数据进行处理和分析,与数值模拟结果进行比对,可以验证数值模拟的准确性,并发现其中的误差和不足之处,有助于进一步优化模拟方法。
2.3 实验验证与仿真实验验证与仿真是流体力学实验装置流场模拟的重要环节。
基于SolidWorks Flow Simulation的换热器流场仿真分析及优化

等) 云图。
传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ统的管壳式换热 器[ 2 。 由壳体 、 管板 、 传热 管束 ( 热
交换管 ) 和 管 箱 等 部 件 构 成 。管 束 固定 在 管 板 上 , 通 过 管 板 与外 壳 连成 一 体 。进 行 热 交换 的 流 体 温 度 不 同 , 分 别 在 热交换管 内、 外( 壳程 内) 流 动 。壳 体 通 常 间 隔安 装 若 干 折
流 板 以增 加 管 外 流 体 流 速 , 增 强 流体湍 动程度 , 从 而 提 高
1 热 交换 管 内外 流 固耦 合 及 优 化 原 理
1 . 1 热交换 管流 固耦 合
方 面 。换 热 器 因其 应 用 领 域 不 同而 种 类 繁 多 , 从 传 热 面 的 形状和结构分类 , 可分 为板 型、 管 型 和 其 它 换 热 器 。管 型
换 热 器 分 3类 : 管壳 式 、 蛇管式 、 套 管 式 。其 中 管 壳 式 换 热 器 由于 结 构 可 靠 、 技术成熟 、 适用面广 , 是 目前 国 内外 换 热 器中的主流产品 。
打 印技 术 及 S o l i d Wo r k s软 件 中 的 流 体 仿 真 模 块 F l o w
S i mu l a t i o n , 对 换 热 器 的热 交 换 管 进 行 优 化 设 计 , 并 对 优 化 设 计 后 的 网格 状 热交 换 管 换 热 器 进 行 仿 真 分 析 , 验 证 设 计 的合 理 性 。
【Flow Simulation】流体分析培训(2016)

Lesson 1 分析流程
课程要点:
1. 熟悉操作界面和流程 2. 了解相关流体力学知识 3. 内流场和外流场的区别
流体分析步骤: 1. 准备用于分析的模型; 2. 使用向导功能设定流体仿真; 3. 加载边界条件; 4. 明确计算目标; 5. 运行分析; 6. 后处理结果。
分析实例:歧管 问题描述:空气以0.05m^3/s的流量进入歧管入口,并从六个出口流出, 分析管路内的流体分布以及沿管路红色箭头方向的压力分布。 流体材料: 空气
本人培训内容的宗旨是:有限元工程应用第一,软件平台选择第二,同时提倡 学习者掌握扎实的力学基础。
培训的主要方向是企业工程师如何掌握有效的有限元分析技术,以及企业如何 真正有效使用有限元分析技术快速提升产品性能,提倡工程师将有限元分析脱离课 本,以工程实用技术作为支撑。
Solidworks Flow Simulation课程安排
液体:无形状,有一定的体积;不易压缩,存在自由(液)面。 气体:既无形状,也无体积,易于压缩。
研究任务:
研究流体所遵循的宏观运动规律; 流体和周围物体之间的相互作用。 例如:网球、汽车风阻、水泵、风扇等
研究方法
理论分析:根据实际问题建立理论模型、涉及微分体积法、速度势法、保角变换法 。 实验研究方法:根据实际问题利用相似理论建立实验模型,选择流动介质,设备包 括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等。尽管通过实验的结果一般上来说是比 较可靠的,但是会受到模型尺寸以及边界条件等限制。 数值计算方法 :根据理论分析的方法建立数学模型,选择合适的计算方法,包括有 限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等,利用商业软件和自编程序计算,得 出结果,用实验方法加以验证,可以解决理论分析解决不了的复杂流动的问题,和 实验相比所需的费用和时间也比较少。
基于Flow Simulation的物料悬浮速度测试装置的流体分析

基于Flow Simulation 的物料悬浮速度测试装置的流体分析连萌(黄河水利职业技术学院,河南开封475004)摘要:为了优化物料悬浮速度测试套筒的结构,应用F low simulation 软件对测试套筒内的气流速度分布情况和不同风量开度对气流速度的影响进行了分析。
结果表明,套筒内的气流速度随着锥筒高度的增加而呈线性下降;锥筒高度相同时,越靠近锥筒轴线,气流速度越高;在锥筒中下部半径为0.2m 范围内,气流速度变化一致性好,有利于悬浮速度的测量;风量开度与锥筒下断口处的气流速度近似为线性关系,通过调节风量开度能够有效调节锥筒内的气流速度。
关键词:气力技术;物料悬浮速度;测试套筒;F low simulation 软件;流体分析;气流速度;风量开度中图分类号:S220.33文献标识码:A凿燥蚤:10.13681/41-1282/tv.2018.02.010收稿日期:2017-07-13基金项目:开封市科技攻关项目:悬浮速度智能化测定装置设计研究(130220)。
作者简介:连萌(1982-),男,河南郑州人,讲师,硕士,研究方向为农业机械、车辆工程和计算机仿真。
0引言气力技术由于设备简单、造价低、环保节能、控制方便等特点,被广泛应用在各种领域。
如,在农业工程领域,可以利用气流对谷物进行清洁和选择。
在粮食和饲料加工工业中,可以利用气流实现物料的输送;在各种工程中,可以利用气流实现除尘。
物料的悬浮速度是指物料被竖直向上的气流吹拂而处于悬浮状态时的气流速度[1]。
悬浮速度是气力设备的一项初始参数,也是影响气力设备工艺效果的重要因素[2~4]。
因此,物料悬浮速度的测定对气力设备的设计、生产具有非常重要的意义。
目前,国内外对物料悬浮速度的测试主要以机械机构控制和理论计算为主。
该方法不仅操作繁琐,计算结果的精度还较低[5~6]。
为改善测试结果的精度和操作的便捷性,需要对物料悬浮速度测试装置进行改进和优化。
基于Fluent的油气两相射流仿真分析

基于Fluent的油气两相射流仿真分析牛鹏;孙启国;吕洪波【摘要】Based on the theories of two-phase flow, cylindrical nozzle models of three different outlets are established. Simulation a-nalysis of annular two-phase jet flow of the nozzle Is calculated by Fluent and two-phase velocity graphs of the nozzle are got from simulation results. Considering the oil-gas lubrication's requirements of rolling bearing, the results show that outlet diameter's optimal value is about 2mm in this model, because the continuous oil jet droplets and the moderate velocity can fulfil the better lubricate condition in this case. This conclusion provides the basis for choosing and optimizing the nozzle in oil-gas lubrication system.%基于两相流基本理论,建立了三种不同出口直径的圆柱形喷嘴模型,通过Fluent流体分析软件对喷嘴环状两相射流进行了仿真计算.分析仿真结果得出了喷嘴油气两相速度分布,并结合油气润滑条件下滚动轴承对油气两项速度的要求,比较仿真结果得出文中模型条件下,喷嘴出口直径在2mm附近时,射流油滴连续,速度适中,能够较好的满足润滑条件,为油气润滑系统中喷嘴的选择和优化提供了依据.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】3页(P91-93)【关键词】喷嘴;油气两相射流;出口速度【作者】牛鹏;孙启国;吕洪波【作者单位】北方工业大学机电工程学院,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TP391.9油气润滑是一种新型的润滑技术,它具有单相流体润滑无可比拟的优越性,现今已经广泛应用于高温、重载、高速、极低速以及有冷却水和脏物侵入润滑点的恶劣工况条件的场合[1]。
如何使用SolidWorksFlowSimulation进行流体分析

如何使用SolidWorksFlowSimulation进行流体分析如何使用SolidWorks Flow Simulation进行流体分析第一章介绍SolidWorks Flow Simulation软件SolidWorks Flow Simulation是一款功能强大的流体分析软件,可用于研究和模拟各种流体行为,如流动、传热以及过程优化。
本章将介绍SolidWorks Flow Simulation的基本概念和软件界面。
1.1 SolidWorks Flow Simulation概述SolidWorks Flow Simulation是一款基于计算流体力学(CFD)原理的流体分析软件。
它提供了一种直观且易于使用的界面,使用户能够轻松地进行流体分析。
该软件适用于涉及空气、液体和气体等多种流体的工程领域,如航空航天、汽车、建筑、能源等。
1.2 SolidWorks Flow Simulation软件界面SolidWorks Flow Simulation软件的界面分为几个主要的模块,包括模型准备、模拟设定、网格划分、求解器设置和结果分析。
在模型准备模块中,用户可以导入、创建和编辑三维模型。
在模拟设定模块中,用户可以设置流体的边界条件、流体材料属性和求解器选项。
在网格划分模块中,用户可以对模型进行网格划分以提高计算精度。
在求解器设置模块中,用户可以选择不同的求解器和求解算法。
在结果分析模块中,用户可以对流体的流速、压力、温度等进行可视化和分析。
第二章 SolidWorks Flow Simulation基本操作本章将介绍使用SolidWorks Flow Simulation进行流体分析的基本操作,包括创建流体域、设置边界条件、定义流体材料和运行求解器。
2.1 创建流体域在使用SolidWorks Flow Simulation进行流体分析之前,首先需要创建定义流体域的模型。
用户可以使用SolidWorks CAD软件创建三维模型,然后导入到Flow Simulation中。
flow simulation仿真案例

flow simulation仿真案例
Flow Simulation(流体力学仿真)是一种广泛应用于工程领域的仿真技术,用于模拟和分析涉及流体流动、热传导和传质的问题。
以下是一些可能的Flow Simulation 仿真案例:
风场分析:模拟建筑物周围的风场,评估风的速度、方向以及对建筑物结构的影响。
这有助于设计更具抗风性的建筑。
空气动力学分析:对汽车、飞机、列车等交通工具的空气动力学性能进行分析。
这有助于改进车辆的设计,减小空气阻力,提高燃油效率。
液体流动和混合:在化工工业中,可以模拟液体在管道中的流动和混合过程,优化反应器设计,提高混合效率。
热传导分析:分析设备或系统中的热传导过程,评估热量在结构、流体或材料中的分布情况,有助于改进散热设计。
电子设备散热:在电子设备中模拟空气流动以及散热器的性能,以确保电子元件在正常工作温度范围内。
涡轮机械性能:对涡轮机械(如风力涡轮机、水力涡轮机)进行流体力学分析,评估效率和性能。
生物医学流体力学:在医学领域,模拟血流、呼吸、药物输送等生物医学流体问题,有助于改进医疗设备和治疗方法。
油气管道流动:模拟油气管道中的流动过程,优化管道设计,减小能源损失。
海洋工程:对海洋环境中的潮汐、波浪和流动进行模拟,有助于设计海洋工程结构。
建筑物室内气流:在建筑物室内模拟空气流动,评估通风系统的性能,提高空气质量。
这些案例只是Flow Simulation 应用领域的一小部分,该技术在多个行业中都有广泛的应用。
根据具体的问题和需求,Flow Simulation 提供了多种工具和模型来解决不同的流体力学问题。
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差和速度差值。利用 MatLab 软件对压差和速度差数
据进行处理,结果如图 5 所示。
由图 5(a) 圆方室压差对比可知:最大压差发生
在第 4 吹气口为 47. 46Pa,最小压差发生在第 1 风口
为 15. 92Pa;圆方口压差对比,第 4、5 吹气口存在负压
差,分别为 - 6. 42Pa 和 - 10. 13Pa,最大正压差发生在
101 687. 93
12. 120
101 688. 96
12. 470
8
101 661. 53
11. 351
101 685. 41
11. 596
101 689. 87
11. 729
平均值
101 585. 22
13. 308
101 616. 31
13. 738
101 618. 79
残膜的质量 m 取两杆齿间的残膜为准,测得 m = 1. 23 × 10 - 3 kg;θ 角等于残膜输送架与地面的夹角,为 30o ~ 45o ;查机械设计手册得,μ = 0. 4;杆齿对残膜拉 力的最大值 与 残 膜 强 度 有 关,经 过 多 次 试 验 测 得: F2 = 2. 0N。
将上述各值代入(1) 式可得出:F1 ≥0. 79N。 根据牛顿公式得
F1 ≥ f - Gcosθ
(1)
f = μFN ,FN = F2 + Gsinθ
式中 F1—气流冲力(N); f —摩擦力(N); G—两杆齿间残膜的重力( N) ; θ—气流冲力与重力的夹角( °) ; μ—摩擦因数; FN —杆齿对残膜的支持力( N) ; F2 —杆齿对残膜的拉力( N) 。
气口与方吹气口比较,除第 4、5 吹气口压强较小外,
其他吹气口均较大,且圆口风速略大。压力随着吹气
口相对入口渐远而增大,而风速逐渐减小。
根据表 1,将圆室方口和方室方口的吹风口压力
和风速做比较,可以得出圆室风箱与方室风箱的压差
和速度差值;将圆室圆口和圆室方口的吹风口压力和
风速作比较,可以得出圆形吹气口与方形吹气口的压
0 引言
响,并优化结 构 参 数,为 气 力 脱 膜 装 置 的 设 计 提 供 理 论参考。
为了解决 地 膜 对 农 业 生 态 环 境 造 成 的“白 色 污 染”问题,国内设计了多种残膜回收机[1],其工作过程
1 结构及工作原理
主要分起膜、捡膜和脱膜 3 道工序。其中,脱膜方法
棉秆粉碎还田与残膜回收联合作业机( 详见文献
主要有 人 工 脱 膜、伸 缩 杆 齿 脱 膜 和 脱 膜 叶 片 脱 膜 等[2]。人工脱膜效率低,劳动强度大。伸缩杆齿机构
[5]) 的气力脱膜装置主要由风机、管道、风箱和吹气 口组成,结构如图 1 所示。风机安装在机器左侧,风
的杆齿伸长时将膜挑起,转到脱膜部位时杆齿缩回实 箱穿过齿耙上、下链条之间,通过管道与风机联接;吹
摘 要: 为 解 决 目 前 残 膜 回 收 机 脱 膜 难 题 ,设 计 了 一 种 气 力 脱 膜 装 置 。 采 用 SolidWorks 软 件 对 该 装 置 进 行 了 几
何 建 模 ,利 用 其 附 带 的 CFD 插 件 Flow Simulation 对 模 型 进 行 流 场 特 性 模 拟 ,得 出 了 在 不 同 结 构 参 数 下 吹 气 口 压 强
为 4 - 72No. 4 型,工 作 转 速 为 1 450r / min,全 压 为 501Pa,功率 1. 1kW,流量为 2 006m3 / h。
3 几何模型与边界条件
图 2 残膜受力分析图 Fig. 2 Force analysis of taking off film
为使残膜在 气 力 作 用 下 从 杆 齿 上 脱 落,并 落 入 残 膜回收箱,气流作用于杆齿上残膜的力必须大于摩擦 力,即满足如下方程
F1 = KρS (c - v)2
(2)
式中
v—气流速度(m /s); F1 —气流冲力,取 F1 = 0. 79N; ρ—空气密度( kg / m3 ) ; c—残膜的绝对速度,此处残膜在气流方向绝对
速度为 0(m /s); S—吹气口面积,取 S = 6. 4 × 10 - 3 m2 ;
设计了 3 种风箱结构进行模拟对比,分别为方形 气室方形吹气口( 简称方室方口风箱) 、圆形气室方形 吹气口(简称圆室方口风箱) 和圆形气室圆形吹气口 ( 简称圆室圆口风箱) ,结构参数如图 3 所示。
图 3 3 种风箱结构图 Fig. 3 The Structure of the 3 type of wind boxes
运用 Solidworks 建立三维模型,利用其附带的 CFD 插件 Flow Simulation 进行流场模拟仿真[8]。根据风机 参数设定入口边界条件压强( 考虑大气压) 为 10 182 6Pa,吹气口边界条件流量为 2 006m3 / h,固壁采 用无滑移边界条件,划分网格并进行运算。
方室方口
P / Pa
v / m·s - 1
圆室方口
P / Pa
v / m·s - 1
圆室圆口
P / Pa
v / m·s - 1
入口
101 826. 00
27. 582
101 826. 00
27. 926
101 826. 00
27. 926
1
101 437. 53
16. 437
101 453. 45
17. 274
现脱膜;但机构结构复杂,田间工况适应性差,杆齿收 气口平行于杆齿方向,依据 8 排链齿耙设计对应的 8 缩时会将残膜带入机构内部,影响机器正常工作[3]。 个吹气口,其方向向下与残膜回收箱入口相对。作业
叶片脱膜依靠旋转的叶片将杆齿上的残膜拍落,从作 时,残膜被杆齿挑起沿栅条向上运动,当残膜经过风
用次数上属于单次作用方式,杆齿上的残膜受到的是 箱的吹气口时,在气流冲击力作用下残膜从齿杆上脱
膜条件。此研究结果可以为气力脱膜机械的研发提供参考。
关键词: 气力脱膜; Flow Simulation; 流场; 残膜回收机
中图分类号: S223. 5
文献标识码: A
文章编号: 1003 - 188X(2015)04 - 0040 - 04
DOI:10.13427/ki.njyi.2015.04.009
和 风 速 的 分 布 特 性 。 结 果 表 明 : 圆 室 圆 口 风 箱 吹 气 口 的 压 强 和 风 速 均 比 方 室 方 口 风 箱 大 ,在 风 箱 入 口 风 压 为 101 826 Pa 、流 量 为 2 006 m3 / h 时 ,吹 气 口 最 小 风 压 为 101 462 . 83 Pa ,最 小 风 速 为 11 . 729 m / s ,能 够 很 好 地 满 足 脱
·40·
2015 年 4 月
农机化研究
第4 期
大,残膜与杆齿的吸附力越强,静电作用力越弱,反之 则相反。由于 作 物 收 获 后 残 膜 湿 度 低,吸 附 力 小,静 电作用力亦十分微小,故在此可忽略不计。残膜在杆 齿的作用下通过吹气口时,残膜受力如图 2 所示。
K—阻力系数,取 K = 1。 计算得气流速度 v = 9. 782m / s,并由此得出吹气口 总流量 Q = 1 800m3 / h。 吹气口的动压为 Pd = ρv2 /2 。其中,Pd 为风机动 压,Pa;ρ 为空气密度,kg / m3 ;v 为气流速度,m / s。代入 数据得吹气口的动压 Pd = 61. 72Pa。 考虑到风箱 存 在 风 压 和 流 量 损 失,选 择 风 机 型 号
膜与工作部件粘附和缠绕,具有较好的脱膜效果。本
文采用 SolidWorks 软件对石河子大学研制的棉秆粉碎
还田与残膜回收联合作业机的气力脱膜装置进行了 三维建模,利用其附带的 CFD 插件 Flow Simulation 对 模型内部进行了流场特性模拟,得出脱膜装置不同结 构和 参 数 对 吹 气 口 气 压 和 气 流 速 度 的 影
mail) zfengltw0322@ 163. com。 通讯作者: 王 吉 奎 ( 1970 - ) ,男,新 疆 玛 纳 斯 人,教 授,( E - mail )
shzwjks@ sohu. com。
由于残膜轻 、柔软 、易 吸 附 ,在 脱 膜 过 程 中 残 膜 除 受重力、气流冲击力、杆齿拉力、支持力和杆齿摩擦力 外,还受由其 自 身 特 性 产 生 的 吸 附 力 和 静 电 作 用 力 。 其中,吸附力 和 静 电 力 与 残 膜 湿 度 有 关,残 膜 湿 度 越
4 模拟结果
选取纵切面作为视图,分别列出了 3 种风箱的总 压云图和 速 度 云 图,如 图 4 所 示。通 过 设 置 的 面 目 标,测出了入口处和 8 个吹气口的压强和风速数据, 整理后如表 1 所示。
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2015 年 4 月
农机化研究
第4 期
( 即压强损失较小) ,且圆室风箱的风速也较大。圆吹
101 462. 83
18. 091
2
101 499. 92
14. 867
101 528. 40
16. 072
101 535. 32
16. 251
3
101 568. 95
13. 834
101 589. 93
14. 282
101 596. 86
14. 687
4
101 592. 65
13. 135
101 640. 11
发生在第 1 风口为 0. 817m / s,最小值发生在第 8 吹气 口为 0. 133m / s。
从以上仿真压力 云 图 和 速 度 云 图 可 知 ,压 强 和 风
综上可知,气室的结构对压差 起 主 要 作 用,对 风