【導讀】設備中廣為應用。本文針對家用壁掛式空調(diào)器室內(nèi)機部分，采用貫流風機進行。并與實驗和他人的計算結(jié)果進行了比較，與實驗結(jié)果吻合。本文試圖通過數(shù)值模擬的方法，為貫流風機的設計提供新的方法。合，特別是在分體式空調(diào)的室內(nèi)機中。然而由于貫流風機的特殊結(jié)構(gòu)，加上其。目前，國內(nèi)的很多空調(diào)廠家都直接引進國外成熟的技術，進行?？照{(diào)市場對其性能提出的要求，更阻礙了國內(nèi)空調(diào)廠家參與國際競爭。對貫流風機的流場從理論上進行分析，搞清其性能的影響因素已成為迫切需要。近年來，圍繞著貫流風機的研究，日本發(fā)展的相對較多。信息，缺少對細致和瞬態(tài)流場結(jié)構(gòu)的認識，難以有較強的說服力?？谒俣热切畏治?，對各參數(shù)的選擇給出了半定量的確定方法。修正可望得以改善。這些研究僅關注進出口的流動狀態(tài)，未能對內(nèi)部流場進行。分析，因此對總體流動情況缺乏完整的刻畫。

　　

【正文】 放到某一葉輪的上方，則其流動與單風機時一樣，穿過葉輪流出（見圖 510）。雖然有非穩(wěn)定性，但其兩側(cè)出口的流量差別還是比較小的。在數(shù)值計算中，左側(cè)出口的流量為： ，右側(cè)出口的流量為： 。 圖 57 右輪附近的速度矢量圖 學士學位論文 目錄 圖 58 兩輪中間部分的速度矢量圖 圖 59 發(fā)煙器出口在中間 圖 510 發(fā)煙器出口在左輪上方 由計算所得的流場圖像，非穩(wěn)定性是由于在兩個葉輪中間存在著兩個葉輪的相互影響區(qū)域，如果把這個區(qū)域排除掉，那么流場就應該是比較穩(wěn)定的了。計算和實驗結(jié)果都證明了這一點。如圖 51 512，原 雙葉輪風機的模型中，在兩個葉輪中間加了一個豎板，正好能把兩輪的相互影響區(qū)分開。計算結(jié)果就有了很強的穩(wěn)定性，其流場的左右對稱性也有了很大的改善，這就證明了以上關于非穩(wěn)定性的分析是正確的。實驗中此種現(xiàn)象也是很明顯的。 對于雙葉輪風機的應用，有時并不需要兩個葉輪同時轉(zhuǎn)。在一個葉輪轉(zhuǎn)動學士學位論文 目錄 時，其流場的情形，及左右出口流量的關系也是廠家很關心的。在左輪轉(zhuǎn)時，右側(cè)出口不加擋板，則氣流由右側(cè)出口的損失大小是多少。計算結(jié)果表明，其損失量很少，而且其流場與單葉輪風機時基本相同。 圖 511 中間加了豎板的等壓力線圖 學士學位論文 目錄 圖 512 中間加了豎板的速度矢量圖 圖 513 只有左輪旋轉(zhuǎn)時的等壓力線圖 學士學位論文 目錄 如圖 51 514 所示，只令其左輪旋轉(zhuǎn)，右輪保持靜止?？梢院芮宄乜吹?，氣流絕大部分都流向了左側(cè)的出口，和單葉輪風機的流場基本上是相同的。右輪的存在不會對左輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流場，有很大的影響，滿足工業(yè)上的要求。 由 fluent 直接讀取其流量值，在此種工作條件下，左側(cè) 出口的流量為： ， 右側(cè)出口的流量為 ： 。 很明顯可以看出只有極小一部分的氣流從右側(cè)出口流出，保證風機能正常工作。 圖 514 只有左輪旋轉(zhuǎn)時的速度矢量圖 167。 小結(jié) 根據(jù)以上的計算結(jié)果及實驗結(jié)果，表明可以應用雙葉輪風機系統(tǒng)解決空調(diào)上下兩個方向的送風問題。采用雙葉輪風機系統(tǒng)，能保證對空調(diào)流量的要求。而且也可以根據(jù)送風量的要求，只讓其中一個葉輪轉(zhuǎn)動，成為單葉輪風機的模式。 學士學位論文 目錄 雙葉輪風機模型是一個比較有 新意的設計模型，目前的還沒有空調(diào)廠家對此進行生產(chǎn)，還在摸索和研究。隨著風機理論的進一步研究，雙葉輪風機模式的空調(diào)器將會在空調(diào)領域占有一席之地。 第六章 經(jīng)驗與總結(jié) 貫流風機內(nèi)的空氣流動屬于復雜邊界條件的復雜流動問題。又由于葉輪是在轉(zhuǎn)動的，屬于動邊界問題。并且由于流動的非對稱性，因此不管是對理論分析，還是對數(shù)值計算都產(chǎn)生了很大的困難。 本次數(shù)值計算所應用的是 計算軟件。在應用過程中，對模型的處理，主要的難題在于如何設置，才能使風機葉輪轉(zhuǎn)動起來，建立起動邊界問題。在本次的計算當中，采用了兩 個坐標系，一個是絕對坐標系，另一個是相對轉(zhuǎn)動坐標系。也就是說，把轉(zhuǎn)動的葉輪放到相對轉(zhuǎn)動坐標系中，使之處于相對靜止的狀態(tài)，這樣就把運動的問題也看作是“靜止”的。這樣就成功地實現(xiàn)了動邊界條件問題的建立。 是一個很方便的流體力學的計算軟件，它應用的范圍非常之廣，而且可視化程度高?，F(xiàn)在國內(nèi)好多家單位都應用了這個軟件對流場進行數(shù)值模擬，而且，在網(wǎng)上已經(jīng)有專門的 FLUENT 討論專區(qū)、 FLUENT 論壇，便于交流學習心得。 由于使用 FLUENT 的時間還比較短，對其中的許多精華部分還沒能充分的體會。因此，在 計算的過程中，遇到了不少的困難。為了得到與實驗結(jié)果比較接近的數(shù)值解，反復多次對初始條件和邊界條件作了修改，最終得出了以上所闡述的結(jié)果。但此結(jié)果與實驗的值還是有一定的差距的，有些實驗中所得到的一些細節(jié)的結(jié)果，在本次的數(shù)值計算中并沒有很清晰地反映出來。實驗的主要現(xiàn)象，在數(shù)值解中還是比較不錯的反映出來了。如果對 FLUENT 有更深一步的學習與研究，相信貫流風機流場的數(shù)值解將會更加的完美。 進行數(shù)值計算，其計算結(jié)果與實驗相符合，并不是數(shù)值計算的最終目的。與實驗結(jié)果相符合，說明模型的建立和求解過程是正確的、可信的。而且 ，對于數(shù)值計算來說，對其模型、工作條件的修改都是很方便的。而空調(diào)廠家為了學士學位論文 目錄 改進風機的性能，需要重新鑄模，作出成品來進行試驗，如果不成功還要再重復上面的工作。這樣做的成本無疑是非常高的，而且浪費了許多的時間。因此，空調(diào)廠家迫切需要貫流風機的數(shù)值模擬計算。當對一個模型的數(shù)值計算，其結(jié)果符合空調(diào)廠家的要求時，空調(diào)廠家就可以根據(jù)數(shù)值計算的結(jié)果來進行試驗。這樣就大大減少了以前實驗的盲目性，節(jié)約了成本，有利于空調(diào)廠家的發(fā)展，增強其市場競爭的能力。所以說數(shù)值計算有很強的工業(yè)背景。 由于目前國內(nèi)對貫流風機的研究還很少 ，特別是在數(shù)值計算方面還尚未見到這方面的文獻。隨著貫流風機問題的日益突出化，這方面的研究會很快多起來，會有越來越多的數(shù)值計算方法被用來計算貫流風機問題，精度也會越來越高。如果在今后的計算中，把噪聲問題也能夠考慮進去，分析貫流風機在轉(zhuǎn)動時，噪聲產(chǎn)生的原因及其與流動的關系，這些都將對空調(diào)工業(yè)的發(fā)展起到很大的促進作用。畢竟，如何能夠最大限度的降低噪聲，也是將來空調(diào)發(fā)展的必然要求。而且，本次考慮的只是 2D 問題，把 3D 問題作了近似的處理與簡化。實際的流動總是 3D 的。尤其是當空調(diào)廠家為降低噪聲，而采用了斜的葉片設計模型 時，沿風機軸向運動的氣流就是不可忽略的，這樣就不能把問題簡化為 2D的，而要建立 3D 模型。與此同時，對數(shù)值計算的要求也就更高了。但這對于空調(diào)工程的發(fā)展要求來說，這又是不可避免的。 參 考 文 獻 [1] （日本）村田 暹， Experimental Study of the Cross Flow Fan。摘自 Bulletin of JSME， ， March 1976。上海交通大學制冷工程研究所陸明琦、顧建明譯。 [2] 赤池 茂、北田基 博、平等、菊山功嗣， Internal Flow and Fan Characteristics of a CrossFlow Fan， Jue 1994。 [3] 陸明琦、顧建明， Some Issues in Design of the Tangential Fan for Conditioning，July 1996。 [4] 游斌、區(qū)穎達，影響貫流風機性能的幾何因素。華中理工大學，摘自《風學士學位論文 目錄 機技術》 第六期， 1997 年 12 月。 [5] 李慶宜 《通風機》。北京機械出版社， 1981。 [6] 莊禮賢、尹協(xié)遠 、馬輝揚 《流體力學》。中國科學技術大學出版社， 1992。 [7] 王承堯、王正華、楊曉輝 《計算流體力學及并行算法》 國防科技大學出版社， 2020。 [8] 王曉文、徐庶民、李輝煌、于振華、徐立功、楊基明、徐先桂、嵇成業(yè)、李強，貫流風機流場的實驗和數(shù)值研究，中國科學技術大學，摘自《實驗力學》 第十七卷 第一期 2020 年 3 月。 [9] 李強，天長集團風機性能測試實驗室的測試數(shù)據(jù)， 2020。 [10] 于振華，學士學位論文， 2020。 致 謝 萬分感謝我的導師徐庶 民老師，本文是在徐老師的耐心指導和密切關懷下完成的。在此過程中，徐老師給我提供了非常寬松的研究環(huán)境，在氣體動力學方面給了我很多的指導。在進行數(shù)值模擬計算當中，給了我很多的很具有建設性意見。在模擬計算期間，徐老師天天詢問計算的進展并提出建議，很令我感動。徐老師還為我提供了大量的文獻和資料。 萬分感謝力學與機械工程系的楊基明教授，楊老師在風機流場的理論方面給了我很大的幫助，并且在模擬計算中也提出了很多的建議。兩位老師誨人不倦的育人態(tài)度令我深受感動，他們所表現(xiàn)出的勤奮的工作精神和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，更是我學習的榜樣。 在此向兩位老師再一次致以最誠摯的感謝。 在此特別感謝 9805 的蔡卓林同學，他與我一起參與了雙風機理論的研究，提供了許多的實驗數(shù)據(jù)及實驗現(xiàn)象，付出了大量辛勤的勞動，我們合作得很愉快，希望以后還有類似的機會。 感謝系里的領導及各位老師、同學這 4年來對我的關心和幫助。 學士學位論文 目錄 最后要感謝一直關心、愛護和支持我的家人 。