风力通风机流场数值模拟研究

发布时间：2020-06-21 15:17

【摘要】：风力通风机由于不用电、无噪音、体积小、重量轻、安装方便、可长期运转,排出室内的热气、湿气和秽气,以被广泛应用于工业厂房、商业和民用建筑中。从节约能源角度考虑,制造出高效率的风力通风机具有十分重要的意义。本课题主要研究了风力通风机加入导叶片后对其通风性能的影响,并设计了一种新型的导叶片,使通风量增加,通风效率有所提高；讨论了自然风风速及涡轮转速与通风质量流率的关系,有助于风力通风机的设计。本文针对导叶片在不同安装角下的流场进行数值模拟。采用autoCAD软件进行实体绘型,导入GAMBIT软件进行网格划分,再应用CFD商用软件FLUENT进行流场的数值模拟。分别模拟了导叶片安装角为15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°和120°的整体模型的流场,得出导叶片的最佳安装角。采用标准k-ε模型方程,压力与速度的耦合采用SIMPLE算法,动量、湍动能、耗散率均采用二阶迎风格式离散。并与无导叶片条件下(无导叶片)整体模型流场进行比较,加入导叶片后通风性能有所增强。设计了一种新型的导叶片,使通风量增大,提高了通风效率。对涡轮采用同样的数值模拟方法,得出风力通风机速度场和压力场的分布规律。研究了自然风风速及涡轮转速与通风质量流率的关系。同样采用标准k-ε模型方程,压力与速度的耦合采用SIMPLE算法,对动量、湍动能、耗散率均采用二阶迎风格式离散。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK83
【图文】：

通风机,风力,涡轮

及自然风驱动风力通风机旋转，使风力通风机内部形成一种负压状态，加速将烟道内烟气排至室外，解决了因大风和低气压时而引起的空气倒灌，避免家中充满油烟和异味。普通的风力通风机只有涡轮(图1.1)。风吹动风球旋转，利用自然界空气对流的原理，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为自下而上垂直的空气流动，以达到通风的目的。本课题研究的风力通风机在普通的风力通风机入风口加入导叶片(图1.2)。导叶片随风球一起旋转，其目的是通过导叶片的旋转在其扰动区产生负压，从而增加了通风量，提高了风力通风机的通风效率。图1.1风力通风机涡轮图 Fig.1.1theturbineofturboventilator图l.2风力通乒吵L导时‘片图 Fig.1.2thevaneofturboventilator风力通风机的优点:1.无需电力，节能环保，可24小时运转，无需人员操作;2.直接安装于需要通风的建筑屋顶，安装简单方便;3.在自然风和热压驱动下持续运转

均匀分布,导叶片,安装角

本课题研究的导叶片其叶片长nsmm，宽50mm。叶片镶嵌在半径为35mm圆柱形的轮轴上，沿周向均匀分布四片。叶片安装角定义为叶片表面与圆柱形轮轴横截面的夹角。应用autoCADZ加4软件绘出安装角为150的导叶片如图4.1所示:图4.1安装角为150的导叶片 Fig.4.115degreevaneoffixingangle将导叶片导入GAMBrr，在导叶片周围建立一个高25mm，半径为160mm的圆柱区域，与导叶片进行差集便形成导叶片的流道区域(简称导叶片区)。分别在流道区域上下建立高为50mm和20mm的导叶片入口和出口风道区域。风力通风机是安装在屋顶上，直接裸露于室外空间，为了便于数值模拟，建立一个长20(刃mm、宽10(刃mm、高500mm的风道区域。流道左侧矩形区域为送风口区域，右侧矩形区域为出风口区域。再建立一个高20(刃nlm、半径为300mm的圆柱形区域模拟通风空间。将矩形风道区域与导叶片出口风道区域合并成一个整体(简称风道区)，通风空间与导叶片入口风道区域合并成一个整体(简称通风区)。整个模型空间被划分为三个区域，整体模型如图4.2所示:为了便于网格划分以及FLUENT计算中进行数据交换

【参考文献】