【正文】 圖 42 為局部放大的等壓力線圖，在進(jìn)風(fēng)口靠近蝸舌的地方，葉片左側(cè)的壓力大于右側(cè)的壓力，根據(jù)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），可以推出此處的葉片對(duì)氣流做的是正功。這一點(diǎn)也可以通過(guò)后面的速度矢量圖看出來(lái)。 流場(chǎng)的結(jié)果與分析 圖 4圖 44 為數(shù)值計(jì)算的速度矢量圖。而在入氣端遠(yuǎn)離蝸舌的地方，也產(chǎn)生了回流，迫使氣流涌向蝸舌處，使得氣流在靠近蝸舌處的流量為最大。出現(xiàn)了這種情況，正好與對(duì)壓力場(chǎng)的分析相一致。不僅如此，由于靠近蝸舌處存在旋渦，氣流在靠近蝸舌處進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪時(shí)又做了一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得氣流進(jìn)入葉片的方向性變得很差，加大了與葉片之間的攻角，又進(jìn)一步導(dǎo)致了能量的損失。因此，當(dāng)氣流流過(guò)蝸舌后，并不是直接都流向出口，而是有很大一部分要形 成回流，與蝸舌上游的氣學(xué)士學(xué)位論文 目錄 流相混合，進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪。 圖 451 流場(chǎng)的等壓力線圖 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 圖 452 流場(chǎng)的速度矢量圖 本文計(jì)算的結(jié)果與圖 45 相比較，結(jié)果是一致的。渦心的位置看上去有一些差別，這是由于蝸殼的形狀不同造成的。 此次計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是完全符合的（如圖 46）。 圖 461 出煙口放在靠近蝸舌處 圖 462 出煙口放在遠(yuǎn)離蝸舌處 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 167。 工程經(jīng)驗(yàn)是：在 0??Q 處附近， ?tP 隨 ?Q 的增大稍有下降，在 ~??Q 的范圍內(nèi)， ?tP 隨 ?Q 的增加線性增加，當(dāng) ??Q 時(shí)， ?tP 迅速下跌。在當(dāng)前所設(shè)的初始條件和邊 界條件下，貫流風(fēng)機(jī)的流量為： （即 ）。 167。利用數(shù)值計(jì)算所計(jì)算出來(lái)的流場(chǎng)的結(jié)果，可以為風(fēng)機(jī)葉輪葉片及流道的形狀設(shè)計(jì)提供新的方案，充分適應(yīng)流場(chǎng)，來(lái)減少貫流風(fēng)機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲。充分利用數(shù)值計(jì)算，還可以減少對(duì) 貫流風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的成本，有利于我國(guó)空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，增強(qiáng)我國(guó)空調(diào)工業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。 工業(yè)背景 隨著空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，廣大的空調(diào)用戶已經(jīng)不再滿足于，目前普通的家用壁掛式空調(diào)單向送風(fēng)的現(xiàn)狀。這也為降溫提供了一種可以考慮的選擇。采用了這樣的葉輪后，當(dāng)風(fēng)機(jī)沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，其中一部分的葉輪起作用。 另一種是：對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪葉片的形狀作修改，這種方法也同樣是采用單風(fēng)機(jī)的形式。只有沿著某一特定的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，此種 圖 51 普通葉型 圖 52 改進(jìn)的葉片模型 葉片才起作用。但這種設(shè)計(jì)也同樣是存在著缺陷的。但卻忽略了對(duì)于貫流風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，葉片的一端既是出口，同時(shí)也是入口。但當(dāng)其分叉端旋轉(zhuǎn)到入口方向時(shí)，他又變成了入口端。 還有一種方法就是采用雙葉輪風(fēng)機(jī)模型。對(duì)于不同的出氣方向，選用不同的葉輪讓其旋轉(zhuǎn)，就可以達(dá)到上述用戶的要求。但其流量是不會(huì)受到很大的影響的。 下面就是對(duì)雙葉輪風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算與結(jié)果分析。 雙葉輪風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算與結(jié)果分析 167。仍然采用非結(jié)構(gòu)的三角形網(wǎng)格，建立以轉(zhuǎn)子、 流道和邊界為類型的動(dòng)、靜和邊界的三層網(wǎng)格。邊界條件如下給出：取空氣密度 mkg 。工作環(huán)境的壓力為 atm1 。計(jì)算的收斂條件為：連續(xù)性： 310? ；X、 Y 方向的速度： 310? ； k： 310? ； epsilon： 310? 。 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 圖 54 雙葉輪風(fēng)機(jī)模型網(wǎng)格的劃分 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 圖 55 網(wǎng)格的局部放大 167。對(duì)于每一個(gè)風(fēng)機(jī)葉輪附近的壓力場(chǎng)來(lái)說(shuō)，其與單葉輪風(fēng)機(jī)的壓力場(chǎng)基本相同。 圖 56 雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的等壓力線圖 然而對(duì)于左右完全對(duì)稱的模型（其邊界條件也是完全對(duì)稱的），其流場(chǎng)卻不是穩(wěn)定的，偏向某一個(gè)方向。在速度矢量圖中，左右葉輪附近的流場(chǎng)基本相同，與單葉輪風(fēng)機(jī)的情況也基本一樣。很明顯能看到和單葉輪風(fēng)機(jī)一樣的回流區(qū)，在入口處遠(yuǎn)離蝸舌的邊界處也有一個(gè)回流區(qū)，由于此回流區(qū)的存在，阻礙了氣流由此處流進(jìn)風(fēng)機(jī)葉輪。但在兩輪的中間部分產(chǎn)生了非穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)中，也明顯的發(fā)現(xiàn)了 非穩(wěn)定性。但其流動(dòng)性比較差，在此處停留的時(shí)間較長(zhǎng)（見(jiàn)圖 59）。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。 圖 57 右輪附近的速度矢量圖 學(xué)士學(xué)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(jì)算所得的流場(chǎng)圖像，非穩(wěn)定性是由于在兩個(gè)葉輪中間存在著兩個(gè)葉輪的相互影響區(qū)域，如果把這個(gè)區(qū)域排除掉，那么流場(chǎng)就應(yīng)該是比較穩(wěn)定的了。如圖 51 512，原 雙葉輪風(fēng)機(jī)的模型中，在兩個(gè)葉輪中間加了一個(gè)豎板，正好能把兩輪的相互影響區(qū)分開(kāi)。實(shí)驗(yàn)中此種現(xiàn)象也是很明顯的。在一個(gè)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 時(shí)，其流場(chǎng)的情形，及左右出口流量的關(guān)系也是廠家很關(guān)心的。計(jì)算結(jié)果表明，其損失量很少，而且其流場(chǎng)與單葉輪風(fēng)機(jī)時(shí)基本相同?？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(fēng)機(jī)的流場(chǎng)基本上是相同的。 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 ： 。 圖 514 只有左輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的速度矢量圖 167。采用雙葉輪風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，能保證對(duì)空調(diào)流量的要求。 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 雙葉輪風(fēng)機(jī)模型是一個(gè)比較有 新意的設(shè)計(jì)模型，目前的還沒(méi)有空調(diào)廠家對(duì)此進(jìn)行生產(chǎn)，還在摸索和研究。 第六章 經(jīng)驗(yàn)與總結(jié) 貫流風(fēng)機(jī)內(nèi)的空氣流動(dòng)屬于復(fù)雜邊界條件的復(fù)雜流動(dòng)問(wèn)題。并且由于流動(dòng)的非對(duì)稱性，因此不管是對(duì)理論分析，還是對(duì)數(shù)值計(jì)算都產(chǎn)生了很大的困難。在應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)模型的處理，主要的難題在于如何設(shè)置，才能使風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，建立起動(dòng)邊界問(wèn)題。也就是說(shuō)，把轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪放到相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系中，使之處于相對(duì)靜止的狀態(tài)，這樣就把運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題也看作是“靜止”的。 是一個(gè)很方便的流體力學(xué)的計(jì)算軟件，它應(yīng)用的范圍非常之廣，而且可視化程度高。 由于使用 FLUENT 的時(shí)間還比較短，對(duì)其中的許多精華部分還沒(méi)能充分的體會(huì)。為了得到與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近的數(shù)值解，反復(fù)多次對(duì)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。實(shí)驗(yàn)的主要現(xiàn)象，在數(shù)值解中還是比較不錯(cuò)的反映出來(lái)了。 進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相符合，并不是數(shù)值計(jì)算的最終目的。而且 ，對(duì)于數(shù)值計(jì)算來(lái)說(shuō)，對(duì)其模型、工作條件的修改都是很方便的。這樣做的成本無(wú)疑是非常高的，而且浪費(fèi)了許多的時(shí)間。當(dāng)對(duì)一個(gè)模型的數(shù)值計(jì)算，其結(jié)果符合空調(diào)廠家的要求時(shí)，空調(diào)廠家就可以根據(jù)數(shù)值計(jì)算的結(jié)果來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。所以說(shuō)數(shù)值計(jì)算有很強(qiáng)的工業(yè)背景。隨著貫流風(fēng)機(jī)問(wèn)題的日益突出化，這方面的研究會(huì)很快多起來(lái)，會(huì)有越來(lái)越多的數(shù)值計(jì)算方法被用來(lái)計(jì)算貫流風(fēng)機(jī)問(wèn)題，精度也會(huì)越來(lái)越高。畢竟，如何能夠最大限度的降低噪聲，也是將來(lái)空調(diào)發(fā)展的必然要求。實(shí)際的流動(dòng)總是 3D 的。與此同時(shí)，對(duì)數(shù)值計(jì)算的要求也就更高了。 參 考 文 獻(xiàn) [1] （日本）村田 暹， Experimental Study of the Cross Flow Fan。上海交通大學(xué)制冷工程研究所陸明琦、顧建明譯。 [3] 陸明琦、顧建明， Some Issues in Design of the Tangential Fan for Conditioning，July 1996。華中理工大學(xué)，摘自《風(fēng)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 機(jī)技術(shù)》 第六期， 1997 年 12 月。北京機(jī)械出版社， 1981。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 1992。 [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(qiáng)，貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，摘自《實(shí)驗(yàn)力學(xué)》 第十七卷 第一期 2020 年 3 月。 [10] 于振華，學(xué)士學(xué)位論文， 2020。在此過(guò)程中，徐老師給我提供了非常寬松的研究環(huán)境，在氣體動(dòng)力學(xué)方面給了我很多的指導(dǎo)。在模擬計(jì)算期間，徐老師天天詢問(wèn)計(jì)算的進(jìn)展并提出建議，很令我感動(dòng)。 萬(wàn)分感謝力學(xué)與機(jī)械工程系的楊基明教授，楊老師在風(fēng)機(jī)流場(chǎng)的理論方面給了我很大的幫助，并且在模擬計(jì)算中也提出了很多的建議。 在此向兩位老師再一次致以最誠(chéng)摯的感謝。 感謝系里的領(lǐng)導(dǎo)及各位老師、同學(xué)這 4年來(lái)對(duì)我的關(guān)心和幫助。