【正文】 ff 格式為代表的中心格式，非中心的 Maccormac 格式、 WarmingBeam 格式、 TVD 格式、 ENO格式、通量分裂格式等。由于有限差分格式本質(zhì)上是使用 xf ??/ 這樣的差分來(lái)代替 xf ??/ ，這種近似是在正交基礎(chǔ)上進(jìn)行的，為了滿足貼體性、光滑性，一般 要將物理空間的非正交網(wǎng)格進(jìn)行變換，變換到正交空間進(jìn)行計(jì)算。這種變換的要求使有限差分法對(duì)復(fù)雜邊界條件下的求解難以運(yùn)用自如，從而限制了有限差分法的應(yīng)用。 二、有限體積法 有限體積法是一種介于有限差分和有限元之間的方法，其原理是將微分方程在控制體上積分，根據(jù) Green 定理，將梯度項(xiàng)的體積積分化為面積分，此面積分可用近似代數(shù)式來(lái)代替，從而使微分方程組離散為代數(shù)方程組，求解這個(gè)方程組來(lái)近似原方程的解。因有限體積法在離散過(guò)程進(jìn)行了較大的近似，所以一般來(lái)說(shuō)，有限體積法的精度沒(méi)有有限差分的高。但這可通過(guò)構(gòu)造高精度格式、采用 預(yù)估校正等手段來(lái)進(jìn)行改善。有限體積法的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是有限體積法與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有機(jī)的結(jié)合在一起之后，對(duì)于復(fù)雜幾何邊界具有良好的貼體性和相當(dāng)高的計(jì)算效率，并能很容易的實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)。這是有限差分及一般的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格所無(wú)法比擬的。 三、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 在空間離散方面，總體可分為結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，（也有兩種方法結(jié)合的使用，采用多重網(wǎng)格，在近邊界區(qū)用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，其它區(qū)還用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格）結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在拓?fù)渖蠈⒐?jié)點(diǎn)定義在矩形內(nèi)的格線交點(diǎn)上，他與有限差分與生俱來(lái)，對(duì)于簡(jiǎn)單邊界，具有良好的適用性，其發(fā)展也較為完備。到 80 年代中期，對(duì)于簡(jiǎn)單邊 界問(wèn)題，歐拉方程采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，用差分法求解已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確高效。但對(duì)于復(fù)雜邊界，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格要做到良好的貼體與光滑極不容易，數(shù)值求解法遇到了困難。解域空間的合理離散成為問(wèn)題的關(guān)鍵。由三角形單元（對(duì) 3D 是四面體）構(gòu)成的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格則完全克服了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的局限，三角形具有天然的貼體性，因而其能較好的覆蓋任意不規(guī)則的邊界區(qū)域的單元。由于這一優(yōu)點(diǎn)，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格處理復(fù)雜邊界變得十分簡(jiǎn)單，不僅如此，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格還很容易控制網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)密度，甚至可以動(dòng)態(tài)的進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，具有結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與之難以相比的靈活性。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于需要自適應(yīng)的計(jì)算，應(yīng) 考慮采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。 167。 本文的主要工作 本文是以 FLUENT 軟件為計(jì)算工具。 首先，對(duì) FLUENT 軟件進(jìn)行了較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與研究，對(duì) FLUENT 軟件有了比較深入地了解。 其次，運(yùn)用該軟件，根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)建立貫流風(fēng)機(jī)的模型，設(shè)置了邊界條件和初始條件，對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。 第三，把本次數(shù)值計(jì)算的結(jié)果，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他人做過(guò)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，總結(jié)了在運(yùn)用 FLUENT 的過(guò)程中的所得與所失，得出了一些結(jié)論。 最后，又把貫流風(fēng)機(jī)的模型進(jìn)行了擴(kuò)展，改為雙風(fēng)機(jī)的模型，對(duì)雙風(fēng)機(jī)的模型也 進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)比單風(fēng)機(jī)與雙風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)缺點(diǎn)。 第二章 貫流風(fēng)機(jī)的工作原理 167。 風(fēng)機(jī)的概述 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 風(fēng)機(jī)是用于輸送氣體的機(jī)械。從能量的角度來(lái)說(shuō)，風(fēng)機(jī)的是一種把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體能量的一種機(jī)械裝備。目前，在分體式空調(diào)中，主要使用離心式風(fēng)機(jī)、軸流式風(fēng)機(jī)和貫流式風(fēng)機(jī)。這三種常見的風(fēng)機(jī)，其特征、性能的對(duì)比見表 21。 表 21 離心式、軸流式及貫流式風(fēng)機(jī)的特征、性能對(duì)比 名 稱 特 征 性 能 離心式風(fēng)機(jī) 軸向進(jìn)氣，徑向排 氣 靜壓適中，風(fēng)量較大 軸流式風(fēng)機(jī) 軸向進(jìn)氣，軸向排氣 靜壓較小，風(fēng)量較大 貫流式風(fēng)機(jī) 氣流從一側(cè)葉柵進(jìn)入，穿過(guò)轉(zhuǎn)子內(nèi)部，從另一側(cè)葉柵排出 靜壓較小，風(fēng)量適中 如離心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（圖 21）所示，它的工作原理是：氣流先沿旋轉(zhuǎn)軸由軸向進(jìn)入葉片通道，葉片旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣體被壓縮并拋向葉輪外緣，沿外殼流出。氣體在離心式風(fēng)機(jī)中的流動(dòng)先為軸向，后轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谕L(fēng)機(jī)軸的徑向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣體通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉輪的葉道時(shí)，由于葉片的作用，氣體獲得能量，也就是氣體的壓力提高，以及動(dòng)能增加。 圖 21 離心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如軸流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（圖 22）所示，它的工作原理是：氣流沿軸向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片通道，由于葉片與氣體相互作用，氣體被壓縮并沿軸向排出。氣學(xué)士學(xué)位論文 目錄 體從集風(fēng)器進(jìn)入，通過(guò)葉輪使氣流獲得能量，然后流入導(dǎo)葉，導(dǎo)葉將一部分偏轉(zhuǎn)的氣流動(dòng)能變?yōu)殪o壓能，然后從擴(kuò)散孔流出，輸入管路。相對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)而言，軸流式風(fēng)機(jī)具有流量大，體積小，壓頭低的特點(diǎn)。 圖 22 軸流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如貫流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（ 23）所 示，它的工作原理是：氣流橫貫旋轉(zhuǎn)葉道，受到葉片作用而升高壓力。相比離心式和軸流式風(fēng)機(jī)，它具有較大的出風(fēng)面積，動(dòng)壓較高，氣流較穩(wěn)定，而它細(xì)長(zhǎng)的出口截面尤其適用于家用壁掛式空調(diào)器中。 圖 23 貫流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 167。 貫流式風(fēng)機(jī)的工作原理 貫流式風(fēng)機(jī)與軸流式或離心式風(fēng)機(jī)不同，是按另一種方式工作的風(fēng)機(jī)。有一個(gè)筒形的多葉葉輪轉(zhuǎn)子，氣流沿著與轉(zhuǎn)子軸線垂直的方向，從轉(zhuǎn)子一側(cè)的葉柵進(jìn)入葉輪，穿過(guò)葉輪內(nèi)部，通過(guò)另一側(cè)的葉柵將氣流排出，如圖 24 所示。 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 蝸 舌、蝸殼是貫流式風(fēng)機(jī)的兩個(gè)重要的組成部分。單純的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在無(wú) 擾動(dòng)的情況下，由于各向同性，氣流在軸心處形成蝸心，這時(shí)并無(wú)氣流流出，由 于蝸舌的存在，使得在葉輪中靠近蝸舌的地方出現(xiàn)了旋渦，從而氣流可以在葉輪 內(nèi)部扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了氣體從進(jìn)口截面到出口截面的流動(dòng)。在蝸舌、蝸殼的共同作用 下， 氣流可以沿著較為集中的方向流出。 圖 24 貫流式風(fēng)機(jī)的工作示意圖 （一） 速度三角形 速度三角形方法對(duì)于在理論上分析離心式和軸流式風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性，是比較 不錯(cuò)的，但對(duì)于貫流式風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)誤差比較大。 雖然如此，速度三角形法仍是分析貫流風(fēng)機(jī)特性的基礎(chǔ)理論，如果加上一些工程修正可以改善分析的結(jié)果，得到比較理想的結(jié)果。 下面就用速度三角形法分析一下氣體流過(guò)貫流風(fēng)機(jī)時(shí)的一些特征。 我們可以畫出第一葉柵和第二葉柵的進(jìn)出口速度三角形。若取內(nèi)圓周的葉片角 01 90?? ，可得速度三角形如圖 25 所示。 軸向剖面 側(cè)視圖 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 圖 251 葉柵進(jìn)口的速度三角形 圖 252 葉柵出口的速度三角形 根據(jù)動(dòng)量定理，就整個(gè)葉輪的能量轉(zhuǎn)換而言，只取決于葉輪葉柵總的進(jìn)口和出口因素，而不需要去研究發(fā)生在葉輪內(nèi)的氣流情況。為此，可把貫流式風(fēng)機(jī)簡(jiǎn)化為對(duì)于總的葉輪進(jìn)、出口速度三角形的研究。由于進(jìn)出口通道的葉柵具有相同的葉片角 2? ，為研究方便起見，將葉輪葉柵進(jìn)口段（第一葉柵）和出口段（第二葉柵）展開成直線，并畫在一起。從而使問(wèn)題的研究得以簡(jiǎn)化，借助于速度三角形，即可求得扭速 uc? 。 下面我們來(lái)討論兩種情況： 1． 氣流徑向進(jìn)入葉輪，葉輪進(jìn)口弧線 和出口弧線相等。 這種情況的氣流具有兩個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 子午速度 mm cc ?? ? ； （ 2） 當(dāng)葉片角 2? 改變時(shí)，扭速 uc? 不變，即 ??? 22ucu const 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 2． 氣流徑向進(jìn)入葉輪，葉輪進(jìn)口弧大于出口弧。 在這種情況下，排氣速度 mc? 比進(jìn)口速度 mc? 高，當(dāng) 葉片角 2? 改變時(shí)，滿足 下列情況： ..mmmmcccc???? ? 并且扭速不變，即 uc? =const 若進(jìn)口弧線比出口弧線小，亦可得到類似的速度三角形。 （二） 壓力系數(shù)和流量系數(shù) 1． 貫流式風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)可定義為： 22uPP mt ???? （ 21） 試中： mP 平均全壓； 2u 葉輪圓周速度； ? 氣體密度。 根據(jù)歐拉方程和式（ 21）有： 22_2 uPcuP tum ?? ??? （ 22） 所以理論壓力系數(shù)為： 2_ucP ut ?? （ 23） 實(shí)際氣流穿過(guò)葉輪時(shí)，流動(dòng)情況復(fù)雜，因此，必須對(duì)上式進(jìn)行修正，實(shí) 際壓力系數(shù)變?yōu)椋? 學(xué)士學(xué)位論文