流體力學結課論文-離心通風機氣體流動的流體力學分析(編輯修改稿)
2025-07-10 03:53 本頁面
【文章內容簡介】 的額定風壓時，則風量會減少；反之，當管網(wǎng)中實際阻力小于風機的額定風壓時，則風量會增大（管內特性曲線與風機性能關系見圖 3）。 P 1 =f 1 (Q )P 2 =f 2 (Q )Q ηDP = f ma x Q 2P= fQ 2P = f min Q 2風機性能曲線Q min Q ma x DP0 0PQ Q 圖 2 管網(wǎng)特性曲線及工作點 圖 3 管內特性曲線與風機性能曲線 如上所述，噴漆室在使用一段時間后，由于管網(wǎng)系統(tǒng)中阻力逐漸變大，風機漸漸無法克服系統(tǒng)的壓力損失， 致使抽風量逐步降低， 無法將過噴的漆霧及有機溶劑抽出，造成漆霧外溢到車間里；同時，噴漆室內工件表面附近的空氣中充斥著粒徑大小不等的漆霧顆粒，很多黏在工件表面，影響表面噴涂質量。 還要指出的是：一般風管系統(tǒng)中的局部阻力計算是建立在一個理想的管網(wǎng)結構和靜態(tài)的模型基礎上的，但實際上多種結構設計本身的不足和在使用過程中動態(tài)的變化，使得所計算的局部阻力和實際使用中的風阻差別很大，這也是現(xiàn)今一些噴漆室的問題所在。 4 流場控制方程的建立 通風機內流速較低，可視為不可壓縮流動，以恒定角速度旋轉的葉輪中，當選用與葉輪一起旋轉的非慣性坐標系來描述相對運動時 ，可認為葉輪內的相對運動是定常的。因此葉輪內不可壓縮，均質，密度為常數(shù)的連續(xù)性方程和運動方程為 ( 1) 質量守恒方程 ? ? ? ? ? ? 0????????? zwyxu ???? ( 2) 動量守恒方程 ? ?? ?RwwWwWfPWWgtWdtdW ???????????????? 22??? 式中 W ——相對速度； P ——壓強 f ——質量力； μ ——粘性系數(shù)； R ——半徑； 2ω W ——哥氏力； ω ( ω R) ——離心力。 ( 3) 湍動能方程 ? ? ? ? ??????? ???????? ?????????????? ?????????? kCxuxuxuixkfxkuxkx jiijijjefjjj 22 ( 4) 湍動能耗散率方程 ? ? ? ? kCxuxuxukCxxyxutjiiiiiijijjj 221 ???????????? ??????? ?????????????? ???????? ?????????? ( 5) 湍流粘度系數(shù)方程 ??? ? 2kCi ? 式中 C1， C2 ， σ K ， σ ε， C μ ——經(jīng)驗常數(shù)； U i ， U j——i ， j 方向的速度； X i ， X j —— i， j 方向的節(jié)點坐標； ρ——流體密度； P——壓力； F i—— 體積力； η ， η t ——層流和湍流的粘度系數(shù)； K ——湍動能； Ε——湍動能耗散率。 5 計算對象及邊界條件 風機模型參數(shù) 分析對象為 4 73 №10D離心通風機，由進氣室、集流器、葉輪和蝸殼組成。在 Pro/E 中建立模型，為解決問題的方便 ， 在整機的裝配中讓絕對坐標和相對坐標處于同一位置 ， 原點位于葉輪后盤中心外壁上， X 軸負方向為蝸殼出口方向， Y 軸負方向為蝸殼的進氣方向 ， Z 軸正方向為進氣室進口方向。葉片后傾，進、出口角分別為 32176。 、 45176。，葉輪內徑 720mm，葉輪外經(jīng) 1000mm，葉片進口寬 350mm，葉片出口寬 250mm，進氣室吸風口為 1300mm 600mm，蝸殼寬650mm，出風口為 900mm 650mm，葉片 12 個，轉 1200r/min。 網(wǎng)格劃分 在 GAMBIT 中對流道區(qū)域劃分網(wǎng)格如圖 4 所示。由于風機結構較復雜，采取四面體和六面體網(wǎng)格相結合的方式劃分，網(wǎng)格 共計 676045。葉輪流動區(qū)域采用旋轉參考系 MRF 坐標法；葉片、前盤和后盤采用相對靜止參考系；進氣室、集流器和蝸殼采用絕對靜止參考系。 圖 4 473№10D 通風機整體網(wǎng)格 計算方法及假定 ( 1) 假定流動是穩(wěn)定、粘性、不可壓縮；流動過程中忽略質量力作用； ( 2) 葉輪進口和集流器間有間隙，但在計算中處理為 0，避免間隙區(qū)域壓力梯度過大； ( 3) 旋轉坐標系下離散方程采用壓力速度耦合 SIMPLE 算法 ， 湍流模型采用標準 k ε方程，使用標準壁面函數(shù)法。 邊界條件 進口：按照容積流量計算所得，采用均勻進口，速度 。出口：設置壓力出口靜壓為大氣壓，空氣密度為 1. 2kg/m 3。 6 結果分析 靜壓分析 由圖 5 可看出，靜壓從進口至出口逐漸變化，在蝸殼外壁面達到最大，由于出口存在流動損失而使此處的靜壓有所下降，這與文獻 [6]結論相符。由圖 5a 可知，由于受到蝸殼的非軸對稱性影響 ，
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