喷雾轴流风机的内部流场数值模拟及结构优化
发布时间：2020-07-16 14:42
【摘要】： 喷雾轴流风机主要应用于对湿度要求较高的大型纺织企业,在讲究节能高效的今天,其流量,压力、效率等指标倍受关注。喷雾轴流风机的设计很大程度上依赖于试验,设计成本较高,如果能采用数值模拟的方法计算内部流场,预先得出风机的各项性能指标,再反复改变各项参数,最终得到性能较好的设计,就可以减少建模费用,降低生产成本,具有显著的经济意义。 本文根据喷雾轴流风机的结构参数,在FLUENT前处理软件GAMBIT中完成建模和网格划分工作,确定计算域和边界条件,将网格导入FLUENT,采用SIMPLE算法和Realizablek-ε湍流模型,非耦合隐式求解器,求解三维时均雷诺N-S方程,计算出喷雾轴流风机的气流流场,通过改变风机的输入参数和结构参数,如;风量,叶轮转速,安装角等进行流场计算,得到了风机效率同风机结构参数之间的关联;并与实验值进行对比,结果相对吻合较好。在此基础上在风机进口处设置喷嘴,运用Mixture混合模型,选择了压力-旋流雾化模型,计算气液两相流的内部流场。并对气流场和气液两相流场就其全压、效率、噪声等方面做了分析,从结果来看,按照气流场结果设计,在此基础上加入液相的方法在设计上是可用的。此外,本文还利用FLUENT软件中气动噪声模块对风机噪声进行了预估计算,建立了轴流风机噪声预估模型,并结合性能及几何参数,对风机进行了优化降噪。优化后的风机在效率提高3.43%时,噪声仅增加了2.3457dB,优于传统的通过提高转速来增加效率时所增加的噪声值(5.28dB)。 本文所做的工作为喷雾轴流风机建立了一套较为完善的设计和优化程序,提高了其经济性。另外也在复杂模型的建立和简化,网格的生成,计算模型的采用等方面做了一些有益的探索,希望能对相似类型的数值模拟问题提供借鉴。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH432.1
【图文】：
被称为一次分割。飞出挡水板的水幕在风机压力的作用下和被输送的空气结合，并冲向高速旋转的叶轮叶片，被叶片打击破碎，形成细小水颗粒一雾。雾的形成被称为二次分割。喷雾轴流通风机的结构原理如图1一1所示:一一叫叫叫叫 lllll，到 到 }}}}}}}}}图1一1喷雾轴流风机的结构原理图节能空调系统是以轴流式喷雾风机为主机，由淋水段、挡水排、水池、送风回管、空气和水的过滤设备以及空气加热设备组成的全功能空气调节系统。轴流式喷雾风机注入普通工业用水可以完成送风和等焙加湿。在需要减焙冷却季节，可以在喷雾风机内注入一定的冷冻水量，当计算用冷冻水量超过风机额定水量，则另加1~2个喷排以满足减烩冷却要求。与普通送风风机相比具有很大的优势。空气作为一种介质，如与等温水相遇，则水分子与空气进行湿交换，完成送风与
计算精度计算时间网格数量图3一1精度和时间随网格数量的变化图3一1中的曲线1表示流场中的速度随网格数量变化而收敛精度变化的一般曲线。曲线2表示计算时间随网格数量变化而变化的曲线。可以看出:在网格数量较少时，增加网格数目可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有明显的提高。当网格数量提高到一定程度后，随着网格数量的提高，精度变化不大，而消耗计算时间却显著提高。这时候，再继续增加网格数意义已经不大了。在网格生成上面，在进行实际问题的模拟时，要经过反复的调试和比较，才能获得适合于所计算的具体问题的网格。可以说高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件，过密或过疏的网格都是应该避免的。过疏的网格往往导致得出不精确甚至完全错误的解，在一定情况下使计算结果不收敛。而过密的网格使得计算量大幅度的增加，对计算机的硬件要求较高，计算时间也较长。一般情况下，我们对微分方程的求解给出的都是近似解
东华大学硕士学位论文口，适当调整入口和出口的中心线位置，定义叶片的数目，就可以生成一个透平体单位，如图3一2所示。值得注意的是GAM[BIT工具中的Turbo命令组有很多功能，你可以根据需要改变里面的功能键，包括旋转，扭动，定义叶片尖间距，调整叶片的扭转角度等等。图3一2生成的透平体图生成透平体后的主要工作是划分网格。我们知道无论是流体机械还是别的实体，都存在近壁区的流动问题，为了使近壁区的流动问题更加真实，我们先运用Turbo命令组里的边界层设置工具将叶片的边界进行局部加密，再对叶片的各边进行网格划分，然后对叶片各面划分面网格，最后对透平体进行体网格划分。最终生成约70万四面体非结构网格，如图3一3为在FLUENT中生成的网格，经检查
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH432.1
【图文】：
被称为一次分割。飞出挡水板的水幕在风机压力的作用下和被输送的空气结合，并冲向高速旋转的叶轮叶片，被叶片打击破碎，形成细小水颗粒一雾。雾的形成被称为二次分割。喷雾轴流通风机的结构原理如图1一1所示:一一叫叫叫叫 lllll，到 到 }}}}}}}}}图1一1喷雾轴流风机的结构原理图节能空调系统是以轴流式喷雾风机为主机，由淋水段、挡水排、水池、送风回管、空气和水的过滤设备以及空气加热设备组成的全功能空气调节系统。轴流式喷雾风机注入普通工业用水可以完成送风和等焙加湿。在需要减焙冷却季节，可以在喷雾风机内注入一定的冷冻水量，当计算用冷冻水量超过风机额定水量，则另加1~2个喷排以满足减烩冷却要求。与普通送风风机相比具有很大的优势。空气作为一种介质，如与等温水相遇，则水分子与空气进行湿交换，完成送风与
计算精度计算时间网格数量图3一1精度和时间随网格数量的变化图3一1中的曲线1表示流场中的速度随网格数量变化而收敛精度变化的一般曲线。曲线2表示计算时间随网格数量变化而变化的曲线。可以看出:在网格数量较少时，增加网格数目可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有明显的提高。当网格数量提高到一定程度后，随着网格数量的提高，精度变化不大，而消耗计算时间却显著提高。这时候，再继续增加网格数意义已经不大了。在网格生成上面，在进行实际问题的模拟时，要经过反复的调试和比较，才能获得适合于所计算的具体问题的网格。可以说高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件，过密或过疏的网格都是应该避免的。过疏的网格往往导致得出不精确甚至完全错误的解，在一定情况下使计算结果不收敛。而过密的网格使得计算量大幅度的增加，对计算机的硬件要求较高，计算时间也较长。一般情况下，我们对微分方程的求解给出的都是近似解
东华大学硕士学位论文口，适当调整入口和出口的中心线位置，定义叶片的数目，就可以生成一个透平体单位，如图3一2所示。值得注意的是GAM[BIT工具中的Turbo命令组有很多功能，你可以根据需要改变里面的功能键，包括旋转，扭动，定义叶片尖间距，调整叶片的扭转角度等等。图3一2生成的透平体图生成透平体后的主要工作是划分网格。我们知道无论是流体机械还是别的实体，都存在近壁区的流动问题，为了使近壁区的流动问题更加真实，我们先运用Turbo命令组里的边界层设置工具将叶片的边界进行局部加密，再对叶片的各边进行网格划分，然后对叶片各面划分面网格，最后对透平体进行体网格划分。最终生成约70万四面体非结构网格，如图3一3为在FLUENT中生成的网格，经检查
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1 王汉青;王lǚ
本文编号：2758129
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