流體力學(xué)結(jié)課論文-離心通風(fēng)機(jī)氣體流動(dòng)的流體力學(xué)分析(編輯修改稿)
2025-07-10 03:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的額定風(fēng)壓時(shí)，則風(fēng)量會(huì)減少；反之，當(dāng)管網(wǎng)中實(shí)際阻力小于風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)壓時(shí)，則風(fēng)量會(huì)增大（管內(nèi)特性曲線與風(fēng)機(jī)性能關(guān)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(fēng)機(jī)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(diǎn) 圖 3 管內(nèi)特性曲線與風(fēng)機(jī)性能曲線 如上所述，噴漆室在使用一段時(shí)間后，由于管網(wǎng)系統(tǒng)中阻力逐漸變大，風(fēng)機(jī)漸漸無(wú)法克服系統(tǒng)的壓力損失， 致使抽風(fēng)量逐步降低， 無(wú)法將過(guò)噴的漆霧及有機(jī)溶劑抽出，造成漆霧外溢到車間里；同時(shí)，噴漆室內(nèi)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(zhì)量。 還要指出的是：一般風(fēng)管系統(tǒng)中的局部阻力計(jì)算是建立在一個(gè)理想的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)的模型基礎(chǔ)上的，但實(shí)際上多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的不足和在使用過(guò)程中動(dòng)態(tài)的變化，使得所計(jì)算的局部阻力和實(shí)際使用中的風(fēng)阻差別很大，這也是現(xiàn)今一些噴漆室的問(wèn)題所在。 4 流場(chǎng)控制方程的建立 通風(fēng)機(jī)內(nèi)流速較低，可視為不可壓縮流動(dòng)，以恒定角速度旋轉(zhuǎn)的葉輪中，當(dāng)選用與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的非慣性坐標(biāo)系來(lái)描述相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) ，可認(rèn)為葉輪內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是定常的。因此葉輪內(nèi)不可壓縮，均質(zhì)，密度為常數(shù)的連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)方程為 ( 1) 質(zhì)量守恒方程 ? ? ? ? ? ? 0????????? zwyxu ???? ( 2) 動(dòng)量守恒方程 ? ?? ?RwwWwWfPWWgtWdtdW ???????????????? 22??? 式中 W ——相對(duì)速度； P ——壓強(qiáng) f ——質(zhì)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(dòng)能方程 ? ? ? ? ??????? ???????? ?????????????? ?????????? kCxuxuxuixkfxkuxkx jiijijjefjjj 22 ( 4) 湍動(dòng)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(yàn)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(diǎn)坐標(biāo)； 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(dòng)能； Ε——湍動(dòng)能耗散率。 5 計(jì)算對(duì)象及邊界條件 風(fēng)機(jī)模型參數(shù) 分析對(duì)象為 4 73 №10D離心通風(fēng)機(jī)，由進(jìn)氣室、集流器、葉輪和蝸殼組成。在 Pro/E 中建立模型，為解決問(wèn)題的方便 ， 在整機(jī)的裝配中讓絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)處于同一位置 ， 原點(diǎn)位于葉輪后盤中心外壁上， X 軸負(fù)方向?yàn)槲仛こ隹诜较颍?Y 軸負(fù)方向?yàn)槲仛さ倪M(jìn)氣方向 ， Z 軸正方向?yàn)檫M(jìn)氣室進(jìn)口方向。葉片后傾，進(jìn)、出口角分別為 32176。 、 45176。，葉輪內(nèi)徑 720mm，葉輪外經(jīng) 1000mm，葉片進(jìn)口寬 350mm，葉片出口寬 250mm，進(jìn)氣室吸風(fēng)口為 1300mm 600mm，蝸殼寬650mm，出風(fēng)口為 900mm 650mm，葉片 12 個(gè)，轉(zhuǎn) 1200r/min。 網(wǎng)格劃分 在 GAMBIT 中對(duì)流道區(qū)域劃分網(wǎng)格如圖 4 所示。由于風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采取四面體和六面體網(wǎng)格相結(jié)合的方式劃分，網(wǎng)格 共計(jì) 676045。葉輪流動(dòng)區(qū)域采用旋轉(zhuǎn)參考系 MRF 坐標(biāo)法；葉片、前盤和后盤采用相對(duì)靜止參考系；進(jìn)氣室、集流器和蝸殼采用絕對(duì)靜止參考系。 圖 4 473№10D 通風(fēng)機(jī)整體網(wǎng)格 計(jì)算方法及假定 ( 1) 假定流動(dòng)是穩(wěn)定、粘性、不可壓縮；流動(dòng)過(guò)程中忽略質(zhì)量力作用； ( 2) 葉輪進(jìn)口和集流器間有間隙，但在計(jì)算中處理為 0，避免間隙區(qū)域壓力梯度過(guò)大； ( 3) 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下離散方程采用壓力速度耦合 SIMPLE 算法 ， 湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn) k ε方程，使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法。 邊界條件 進(jìn)口：按照容積流量計(jì)算所得，采用均勻進(jìn)口，速度 。出口：設(shè)置壓力出口靜壓為大氣壓，空氣密度為 1. 2kg/m 3。 6 結(jié)果分析 靜壓分析 由圖 5 可看出，靜壓從進(jìn)口至出口逐漸變化，在蝸殼外壁面達(dá)到最大，由于出口存在流動(dòng)損失而使此處的靜壓有所下降，這與文獻(xiàn) [6]結(jié)論相符。由圖 5a 可知，由于受到蝸殼的非軸對(duì)稱性影響 ，
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