【正文】 向。例如當(dāng)連續(xù)相中的分散相是水滴和氣泡時(shí)，在運(yùn)動過程中會產(chǎn)生很多變化，高速運(yùn)動時(shí)，水滴和氣泡會 變形。對于兩相流的理論研究，學(xué)者們只能采用簡化模型。而分相模型則是認(rèn)為把單向流的各種概念和研究方法分別使用在流體系統(tǒng)兩相流的各個(gè)相流體中，與此同時(shí)還要考慮兩相流之間的相互作用于變化，對比均相模型來說較為復(fù)雜。但是隨著我們對于兩相流的深入研 究和了解，對于實(shí)驗(yàn)的研究也有一定的推動。 Fluent 軟件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 相比較其他專業(yè)化的 CFD 分析軟件， Fluent 的專業(yè) 化和功能性最強(qiáng)，其系列的軟件都采用了 Fluent公司自行研發(fā)的 GAMBIT前處理軟件來建立幾何形狀及生成網(wǎng)格，隨著 Fluent 慢慢的走入市場和被使用者接受時(shí)，其他的建模軟件也開始出現(xiàn)了可以保存被 Fluent 軟件讀取的文件格式。如壓力入口，壓力出口，流體出入口，墻壁等等。 22 可以自行設(shè)立多種坐標(biāo)系，對于也可以對邊界條件進(jìn)行二次定義。如圖（ ）所示 其 它 軟 件 包 ， 如C A D . C A E 等G A M B I T設(shè) 置 幾 何 形 狀生 成 2 D 或 3 D 網(wǎng) 格F L U E N T網(wǎng) 格 輸 入 及 調(diào) 整物 理 模 型邊 界 條 件流 體 物 性 確 定計(jì) 算結(jié) 果 后 處 理T g r i d2 D 三 角 網(wǎng) 格3 D 四 面 體 網(wǎng) 格2 D 和 3 D 混 合 網(wǎng) 格p r e P D FP D F 查 表幾 何 形 狀 或 網(wǎng) 格2 D 或 3 D 網(wǎng) 格P D F 程 序網(wǎng) 格邊界網(wǎng)格邊界和體網(wǎng)格 圖 GAMBIT 的建模 要對我們所設(shè)計(jì)的箱體進(jìn)行仿真模擬，我們首先要建立一個(gè)能被 Fluent 軟件讀取的模型，在這里我們使用的是 Fluent 公司自主研發(fā)的也是 Fluent 軟件自帶的GAMBIT 軟件。點(diǎn)擊 Mesh 中的 Edge， Mesh Edges，在 Mesh Edges 的面板中依次選擇各個(gè)邊，對各個(gè)邊進(jìn)行劃分，如圖 所示。單機(jī) Zones 中的 Specify Boundary Types，在Specify Boundary Types 面板中將 最右邊的線段定義為壓力入口（ PRESSUR E INLET） ,命名為 inlet。然后退出，保存 dbs 文件，以方便模擬出錯(cuò)后對 網(wǎng)格進(jìn)行改良。 第二步，點(diǎn)擊 Check 檢查模型。 26 圖 第四步，設(shè)置求解模型，因?yàn)榭紤]到絕對的壓力條件下的吹風(fēng)流過，所以我們采用無粘流模型（ Inviscid），點(diǎn)擊 Models，在右邊的面板中點(diǎn)擊 Viscous 命令，選擇 Inviscid，如圖 所示。在彈出的對話框的 Properties 的下拉菜單中選擇idealgas，點(diǎn)擊 Change/Create 完成對材料的定義，如圖 所示。 首先在列表中選擇 inlet，其類型為 PRESSURE_INLET,單機(jī)列表下面的選項(xiàng)中的 Set....按鈕進(jìn)行修改，將總壓力 Gauge Total Pressure（ pascal）設(shè)置成 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 101325，將初始壓力 Supersonic/Initial Gauge Pressure（ pascal）設(shè)置成 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。 Wall 為絕熱墻 壁，在本文中不做修改，但是在一般情況下， Wall的參數(shù)是要修改的，畢竟實(shí)際當(dāng)中墻壁不可能完全的絕熱。 圖 壓力圖 圖 中 壓 力 分 布 較 為 均 勻 紅 色 區(qū) 域 最 高 點(diǎn) 壓 力 為最 低 點(diǎn) 壓 力 為高壓地地帶的壓力明顯沒有低壓地區(qū)的多，前面設(shè)計(jì)中講到過，箱體的上端是一個(gè)帶拉鏈的布蓋子，如果上部的壓力過高的話可能會對拉鏈布蓋子造成破壞，影響烘干機(jī)的性能。調(diào)大出口的壓力，調(diào)小入口的壓力，使得風(fēng)速變小。所幸的是，市面上已經(jīng)有比較成熟的烘干機(jī)售出，所以本文對于市面上的一些烘干機(jī)的箱體和和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)查研究，并且再采用了其 一定參數(shù)的同時(shí)也對我們所要自行設(shè)計(jì)的烘干機(jī)進(jìn)行了大膽的改進(jìn)。個(gè)人覺得建模應(yīng)該先從大到小，由內(nèi)而外。 （ 3） 利用 GAMBIT 的建模的一個(gè)重要的過程便是劃分網(wǎng)格，如果光是建模而不去劃分網(wǎng)格，那么所有的一切都是無用功，這是一個(gè)大量浪費(fèi)時(shí)間和精力的過程。 展望 通過本課題對于便攜式烘干機(jī)的設(shè)計(jì)和研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前市面上的很多便攜式烘干機(jī)是可以改良和優(yōu)化的。 （ 1） 就本次畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，對于便攜式烘干機(jī)的設(shè)計(jì)還有很多不足的地方，比如說， 由于整個(gè)的箱體是一個(gè)軟體的材料而非剛性的機(jī)械材料，所以就三維建模來說，筆者并未涉及到此類的建模軟件，所以建模的難度比較大。 35 致謝 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在王曉蓉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，在這里我首先要感謝就是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。但是王 老師對我的教導(dǎo)我也永遠(yuǎn)銘記于心。 感謝每一位幫助過我的同學(xué)，學(xué)長，學(xué)姐，是他們在我最困難的時(shí)候給我最需要的幫助，同時(shí)寄來最真摯的關(guān)心。這所充滿了古典與現(xiàn)代氣息相結(jié)合的大學(xué)，是她給了我們領(lǐng)略大學(xué)風(fēng)采的機(jī)會，也是她給了我們跟隨導(dǎo)師們學(xué)習(xí)的機(jī)會。 我想感謝我的父母，是他們用自己畢生的努力讓我成才，在我即將走出大學(xué)，邁入社會參加工作的時(shí)候，我想對我的父母說：你們關(guān)心的孩子，如今已經(jīng)長大了。陳天老師讓我們體會到了在大學(xué)里有人關(guān)懷的溫暖，他對我們的關(guān)懷我們將一生感激。對于本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，王老師也給了很大的自主空間去研究，可以說王老師給我提供了一個(gè)大展拳腳的機(jī)會。本次的設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格更加符合我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，所以我們采用的是結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格。 雖然本課題對于便攜式烘干機(jī)有了一定的研究，但是其研究范圍甚廣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的四個(gè)月內(nèi)所能研究完成的。 （ 4） 我們在選擇模型是也要考慮一些因素，例如模型內(nèi)的流體是否需要壓力， 34 模型是否有特殊的可行性，計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力是否能夠達(dá)到模型的要求，模型計(jì)算精度的要求，這些如果不考慮的話那么我們建立的模型能不能得到最后仿真的結(jié)果還是個(gè)未知數(shù) （ 5） 判斷我們所建立的模型在仿真情況所設(shè)定的各種條件下能否收斂的問題，對于一般情況下，我們自然是希望在能收斂的條件下，精度越小越好，監(jiān)視其的殘差之也是越小越好，但是有時(shí)候這些條件不一定的說明模型的好壞，我們知識追求仿真的精度。 （ 2） 建模要講究謀定而后動，如果我們不能通過計(jì)算、查表和調(diào)查一個(gè)構(gòu)件的具體參數(shù)就進(jìn)行建模的話那么將大大的增加建模的困難，甚至導(dǎo)致建模出現(xiàn)錯(cuò)誤。我們首先通過 GAMBIT建模，然后再對其進(jìn)行了仿真。 最后經(jīng)過仿真，我們得到的一些列數(shù)據(jù)相比較之下，得出結(jié)論，在風(fēng)速 為10 /ms，溫度為 50 度左右時(shí)烘干的效果最佳。 圖 速度矢量圖 通過圖片我們可以看出，速度的方向基本沒有向下的，而且在箱體內(nèi)氣流形成了一個(gè)循環(huán)的對流，再加上熱空氣對于衣物的烘干效果，對流 的氣流很明顯更加適合烘干衣物，而且在速度最高的區(qū)域在入口處和左邊邊緣地帶，這樣不會造成過快的速度對烘干后的衣物造成褶皺狀態(tài)。 30 Fluent 的仿真結(jié)果 迭代經(jīng)過 10 分鐘后圖像開始收斂，點(diǎn)擊 Graphics and Animations 在左邊的Graphis 中選擇 Contours，點(diǎn)擊 Set Up...，在 Contours Of 中分別選擇 Pressure，Temperature， Derivatives。如圖 所示，單擊 OK 完成設(shè)置。 圖 第八步，設(shè)置各個(gè)邊界的邊界條件。點(diǎn)擊 27 Models，在右邊的面板中點(diǎn)擊 Energy，在彈出的對話框中選擇 Energy Equation，如圖 所示。設(shè)置壓力基（ pressurebased）求解器， Time 同時(shí)選擇穩(wěn)態(tài)模式，采用絕對速度公式。在這里我們選用的 軟件。 第五步，完成對線段的定以后模型已經(jīng)基本確定，接下來導(dǎo)出成 MSH 格式的文件以方便被 fluent。打開 Mesh Faces 面板，選中已經(jīng)建立完成的面域（ face1），運(yùn)用 Quad 單元與 Map 的方法對這個(gè)面域進(jìn)行劃分。得到如圖（ ）所示圖形 圖 第二步，點(diǎn)擊 Geometry 中的 Face，選擇 Create Face From Wireframe，選擇圖形的各條邊，單機(jī) Apply，完成面域的建立。 Fluent采用其自帶的 GAMBIT建模軟件作為前處理，其導(dǎo)出的 MSH格式的文件能被 Fluent讀取與處理。 Fluent 中計(jì)算結(jié)束后的解可以通過直視的圖像顯示出來，快速方便，免去了使用者二次處理計(jì)算結(jié)果。 其自帶的 GAMBIT 建模軟件為其提供了非常靈活的建?？臻g。其強(qiáng)大的功能深受研究者和企業(yè)的幻影，他可以計(jì)算設(shè)計(jì)流體、熱傳遞以及化學(xué)工業(yè)的反應(yīng)問題。不光模型難于定性與定義，其實(shí)驗(yàn)的方法同樣也有待進(jìn)一步的提升。其外的混合模型至今還 20 停留在理論的階段，模型定義尚未確定。對于兩相流的研究，還有兩相流系統(tǒng)的摩擦阻尼系數(shù)，系統(tǒng)震蕩的穩(wěn)定性，兩相張面相互融合與變形的特性等等課題。流體內(nèi)兩相流流動形態(tài)的不同，則熱量傳遞和質(zhì)量轉(zhuǎn)專遞的影響因素也不相同，例如 :液壓系統(tǒng)內(nèi)氣泡的產(chǎn)生對于壓力傳遞的危害和利用，液壓系統(tǒng)內(nèi)如果氣體含量過高的話會影響液壓力度的傳遞。因?yàn)楣腆w非常小，而數(shù)量非常多的時(shí)候，固體的總體狀態(tài)也就存在了一個(gè)粘性結(jié)構(gòu)，這個(gè)粘性結(jié)構(gòu)可以間接或者直接的視為流體。 氣相和液相可以以連續(xù)的形式出現(xiàn)，也可以以離散的形式出現(xiàn)。當(dāng)然，兩相流在其他領(lǐng)域和自然界也是廣泛存在的。該雙方程模型打的湍動能運(yùn)輸方程為： ? ?j k tijj t ijjkku S kt x xk? ? ? ? ? ? ? ? ????? ? ?? ? ???? ? ? ???? （ ） 湍流比耗散率方程： ? ? ? ?2 2121j k tj j j jkyku p Ft x x x x??? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ??? ? （ ） 上述兩式 子中均為粘性模型條件下的方程，在這種條件下，還需要計(jì)算渦粘性模型，其模型方程為： ? ? 2/3 /32 ijt i j i j n n i jSS k?? ? ? ???? （ ） 式中 1, , , ,kF ?? ? ? ? 均為模型設(shè)定參數(shù)，視具體情況而定； ?? 為常數(shù)，一般情況下取值 。以目前的技術(shù)水平來看能夠直接應(yīng)用與實(shí)際工程計(jì)算的只有 RANS 了。 能量方程和導(dǎo)熱方程 在直角坐標(biāo)系下，描述固體內(nèi)部流場溫度分布的控制方程為導(dǎo)熱方程，三圍非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程的一般形式為： 17 t t t tc x x y y z z? ? ? ?? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??