【正文】 很清楚的表現(xiàn)。入氣端遠(yuǎn)離蝸舌側(cè)的邊界和葉輪交界處有一個(gè)高壓中心。 壓力場的結(jié)果與分析 在流場壓力的等值線圖像之中，紅色代表高壓區(qū)，藍(lán)色代表低壓區(qū)（見圖41）。其各個(gè)參數(shù)的圖像表示見以下各圖。計(jì)算的收斂條件為：連續(xù)性： 310? ； X、 Y 方向速度 ： 310? ； k： 310? ； epsilon： 310? 。但為了使數(shù)值計(jì)算的結(jié)果能與實(shí)驗(yàn)值相符合，設(shè)置邊界條件和初始條件時(shí)，在允許的范圍內(nèi)作了部分的修正。 求解方法與過程 本次數(shù)值計(jì)算應(yīng)用的是 計(jì)算流體力學(xué)軟件，進(jìn)行 2DSIMPLE方法求解，采用 ??k 湍流模型。網(wǎng)格由疏到密的過渡基本平滑，沒有明顯的跳躍。網(wǎng)格是應(yīng)用 GAMBIT 軟件生成的。其中，由第一個(gè)求解區(qū)域和第三個(gè)求解區(qū)域組成靜態(tài)網(wǎng)格區(qū)，其網(wǎng)格單元為 10424 個(gè)；第二個(gè)求解區(qū)域?yàn)閯?dòng)態(tài)網(wǎng)格區(qū)，其網(wǎng)格單元為 16168 個(gè)。由于模型邊界的復(fù)雜性，為了保證在邊界處網(wǎng)格良好的貼體和光滑，采用非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格。 167。風(fēng)機(jī)葉輪以外的流動(dòng)區(qū)域?yàn)榈谝粋€(gè)求解區(qū)域；風(fēng) 機(jī)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)所形成的環(huán)形區(qū)域?yàn)榈诙€(gè)求解區(qū)域（這次建模的時(shí)候，考慮了葉片的形狀，所以 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 圖 31 貫流風(fēng)機(jī)的 2D 計(jì)算結(jié)構(gòu)與求解區(qū)域的劃分 這個(gè)環(huán)形區(qū)域去除了葉片自身截面的面積）；風(fēng)機(jī)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)區(qū)域?yàn)榈谌齻€(gè) 求解區(qū)域（見圖 31）。為了能比較真實(shí)的模擬氣流的運(yùn)動(dòng)，所以把出口處的流道也加長，也加寬，這樣氣流在流過風(fēng)機(jī)后，就會(huì)有一段擴(kuò)張段，比較符合實(shí)際的情況，便于初始條件的給定和求解（見圖 31）。這樣會(huì)使流入的氣流，在到達(dá)風(fēng)機(jī)葉輪之前，其各項(xiàng)參數(shù)在垂直于流道的截面上就已經(jīng)基本保持均勻。所以，在建立模型時(shí)，只要取貫流風(fēng)機(jī)的任意截面作為建模的對象就可以了，這樣建立的模型就是 2D 的了。 結(jié)構(gòu)的簡化和求解區(qū)域的劃分 由于貫流風(fēng)機(jī)的葉輪為一軸向很長的筒狀結(jié) 構(gòu)，當(dāng)不考慮扇葉斜向分布的情況并忽略邊緣效應(yīng)時(shí)，可忽略空氣的軸向流動(dòng)。 167。導(dǎo)葉的厚度對性能沒有什么大的影響。 渦心位置不同時(shí)，流線的分布也不同。 人們從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，旋渦的位置接近內(nèi)圓周，即 1?? 時(shí)，性能較好。 從上述流動(dòng)模型可以推斷出，葉輪外圓周上各點(diǎn)的流體速度也是不一樣的，越靠近渦心， 其速度越大，相反的，靠近殼體一側(cè)的速度變小。按照前面的分析，假定在圓周上存在一個(gè) uc 為常數(shù)的速度，又三角形 AOC 知： 2cos1 ?? D? 又因 ccu ?2c os? 所以 c o n s tcDcDcuu ???? 112c o s2c o s ??? （ 28） 因此，該旋渦運(yùn)動(dòng)是一個(gè)簡單的位渦。 現(xiàn)在以葉輪進(jìn)、出口圓弧相等的簡單情況為例，來研究葉輪內(nèi)的氣流模型。 葉輪內(nèi)的旋渦控制著整個(gè)速度場，而隨著流量的變化，旋渦中心沿圓周方向移動(dòng)。人們通過長期的觀察，發(fā)現(xiàn)在葉輪內(nèi)部存在一個(gè)旋渦，該旋渦的中心位于葉輪內(nèi)圓周附近靠近蝸舌的一側(cè)，如圖 26 所示。 貫流式風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)的流動(dòng)分析 前面提到過的離心式風(fēng)機(jī)及軸流式風(fēng)機(jī)，其內(nèi)部氣流的流動(dòng)情況較為簡單。 可以看出，貫流風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓相對而言比其他風(fēng)機(jī)高。 試（ 27）是近似的，利用試（ 27）可估計(jì)出上述情況的反應(yīng)度大小。 若平均取 ?? ， ?? ，則 ??????????2_ ucP u （ 25） 利用試（ 25）可以求出各種情況下的 _P 值， 一般 4~12??ucu 所以 ~??P 2． 貫流式風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)可表示為： 22LuD ?? （ 26） 試中 L 葉輪的寬度。 （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。 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。從而使問題的研究得以簡化，借助于速度三角形，即可求得扭速 uc? 。為此，可把貫流式風(fēng)機(jī)簡化為對于總的葉輪進(jìn)、出口速度三角形的研究。若取內(nèi)圓周的葉片角 01 90?? ，可得速度三角形如圖 25 所示。 下面就用速度三角形法分析一下氣體流過貫流風(fēng)機(jī)時(shí)的一些特征。 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，但對于貫流式風(fēng)機(jī)來說誤差比較大。單純的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在無 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)。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，穿過葉輪內(nèi)部，通過另一側(cè)的葉柵將氣流排出，如圖 24 所示。 圖 23 貫流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 167。 圖 22 軸流式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 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。氣學(xué)士學(xué)位論文 目錄 體從集風(fēng)器進(jìn)入，通過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。當(dāng)氣體通過旋轉(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。 表 21 離心式、軸流式及貫流式風(fēng)機(jī)的特征、性能對比 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。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)。 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。 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，對比單風(fēng)機(jī)與雙風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)缺點(diǎn)。 其次，運(yùn)用該軟件，根據(jù)實(shí)際的情況來建立貫流風(fēng)機(jī)的模型，設(shè)置了邊界條件和初始條件，對貫流風(fēng)機(jī)的流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。 本文的主要工作 本文是以 FLUENT 軟件為計(jì)算工具。一般說來，對于需要自適應(yīng)的計(jì)算，應(yīng) 考慮采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。由三角形單元（對 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。但對于復(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。 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，對于簡單邊界，具有良好的適用性，其發(fā)展也較為完備。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)。因有限體積法在離散過程進(jìn)行了較大的近似，所以一般來說，有限體積法的精度沒有有限差分的高。這種變換的要求使有限差分法對復(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。各種差分格式也發(fā)展的較為成熟，比較經(jīng)典的有以 LaxWindroff 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。 167。例如，安