风机内空气流动仿真研究

　　风机内空气流动仿真研究林近山，马汝建，赵东，范勇济南大7机程学院，山汾南3，空气流动进行防真分析，得到流体的速度压力的分布，并对风机出口处的速度场进行了数值模拟，为风机的优化设计提供了依据。

　　风机有着广泛的用途，现阶段人们对风机内的空气流动和出口处的流场分布情况还不是很清楚，因而无法为风机结构的合理设计材料的选用及布流提供蔌。沦依据33是种融结构热流体电磁和声学于体的大型通用有限元软件，广泛应用于水利铁路汽车造船流体分析等工业领域，可在微机或工作站上运行，能够进行应力分析热分析流场分析电磁场分析等多物理场分析及耦介分析。并且具有强人的前17处理功能。1的流场分析求解模块札01基于能量守恒质量守恒和动量守恒，求解流场速度卡力温度分布等参数。利用六，软件对4机内和出1处的流场进行仿真分析。能够为4机结构的合，设计村料的选用及布流提供理论依据。他迎过对个风机内的维空气流动场1流场的数学模型l.l能量守恒方程6违度小于向虫，流动+十分接近物画。，闱1；单形式的空气流动可定义为具有常密度和没有质点旋转的运动，这是运动空气的个非常好的近似，伯努利6，咿方程给出了速度和压力13的变化尸+女=常数，其中尸是空气的静压，是常位密度，而+时叫做动，静压与动压之和为常数，满足能量守恒定律。

　　1.2连续性方程在上述空气流动中，可以从势函数导出空气速度，在每点势函数有唯值。现建立直角坐标系，则仟柯点的，度，分别平行于17轴的速度分量和〃来。由速度势梯度可给出这些分请，佐位于假想等势线上的所有点具有相同的速度势函数值。这个等势线处处垂直于穿过它的流线势函数必须满足拉普拉斯儿叩方程+=，这说明对于流场中任何个区域，当其中没有空气积聚时，流入它的空气必定等尸流出它的空气。可衣为+=，这就足连续性方捏满足质量守恒定律。

　　1.3动量方程动量方程是动量定理在流体力学中的应用，用千计算流体对限制其流动的同体壁面的作力。动量定理指出，作用于质点系的外力等于该质点系在力作用方向上的动量变化率2.

　　设6流管中每单位时间内的重量流量，根据连续方程得山，=沿，12=61化为7动量方，1.4边界条件分析时假定进口速度均匀并且垂直于进口方向1上的流体速度为零。在所有边界上施收稿日期基金项目山东交通科技项目资助林近山1978，男，山东寿光人，济南大学机械工程学院硕士生；马汝建1956，男，山东章丘人，济中近似认为空气性质是常数，即不随温度而变化，可得到足够的解。在这种情况下，压力就可只考虑相对值14.根据实际情况，在离风机出口相当远个宽度与风机出口宽度相比相当大，与出口距离相当远的假想边界，29，10，12，13即为所纽的边界，可以设定上的静压力为零。

　　9，10，12，13上的速度分量为零。

　　析。在频83中建立维模型3.

　　出口2模拟仿真应用有限元分析软件姻33对风机出口的速度分布进行仿真分析。风机基本参数如下风机外形尺寸1.空气件浈常数为密度为2，5 3，粘度系数为1.81父51.8，进口速度设为加，空气的雷访数为心阳⑴为空气密度为空气速度为风机直么为空气粘度系数。由计算可知空气的雷诺数大于3所以流场是湍流模型。为了得到较为的结果，使用映射网格划分，它能在边界上更好的保持恒士的网格特性。

　　2.1谓33模型的建立及仿真2.l.l模型单元选择及建模1.2在模型上施加边界条沣边界条件的施加包括速度山度和乐力。边界条件的施加考虑如下进速度均匀，=垂直于进口速度方向上的速度分量为零，所有边界上的速度分量为零，假想边界01上的静压力为零，9江10，12，13上的速度分量为零。

　　2.1.3设定叮刀141单元参数为使仿真达到更逼真的效果，模型网格划分采用映射网格划分法而+采用山网格划分法1礼0丁1梭块中的几1也141甲儿分析空气流动的参数设定包括层流湍流模型选择迭代次数收敛准则及空气的相关特性。网格划分结果3.

　　2.1.4结果后处理对所得到的结果进行后处理，得到流场出口的速度及压力分布。

　　2.2仿真结果及分析的是变量速度包括压力，册3动能自山度动能耗卞刚1由度的收敛监测，横坐标迭代次数，纵坐标收敛标准位，收敛监测明求解货的1北改变率，从中可以看出变量计算达到了归化收敛，变量计算结果收敛，求解完成以。

　　6为风机出口的压力曲线，7为风机出口速度矢量。由5可以看出风机内的流场未得到充分发展。由6可出口两侧出现负低压，中间偏右位置出现正高负低压位置出现涡漩，正高压位置出现高速气流，这与速度矢量相吻合。由7可以看出，风机出口处形成了明显的速度梯度，由于流场内存在紊流，所以在出口的左右两侧形成了涡漩。

　　；Ytl这可以从风机口的压力曲线以到验证。

　　横坐标为迭代次数，纵坐标为收敛标准值横坐标为出口路径，纵坐标为出口速度横坐标为出口路径，纵坐标为出口压力3结论利用。8软件对风机1的流场进行模拟仿真，特别对风机出口的速度分布进行了分析，分析结果与实际基本致，为风机结构的合理设计材料维流场仿真分析提供了参芩依据。

　　1艾伦。空气动力学运动空气的科学厘。黄志澄，张如清，译。北京国防工业出版社，1987.

　　朱世久，孙建民。液压传动济南山东科学技术出版社，范立钦，周鼎义。飞机空气动力学肘。西安西北工业大学出悦栋。通用7限元分析。7.0实例精，1.北京电子业出版社，2003.

　　5唐俊龙，黄明辉，杨安全。基于奶，的铸嘴流体耦合场维打限儿仿真分析。铸造设备研宄。2，3.42326.