簡介
流場模擬是利用計算流體動力學研究流體運動性質的必要前提 。
意義
風機作為一種通用機械廣泛套用於國民經濟的各個方面,其內部流場的流動狀況以及由此產生的噪聲水平直接決定了風機的性能與套用,因此弄清風機內部流場對改進和開發高性能的風機產品有著非常重要的意義。
由於風機流場動力規律的複雜性,以及實驗成本、條件的限制,基於CFD理論的風機流場模擬被逐漸採用,成為了解最佳化風機流場、噪聲預估的重要手段.對於風機的模擬大多集中在對風機流場的模擬和了解流場內流體的運動規律上 。
數值模擬
分級機的流場特性是決定分級性能的決定因素。目前，由於現有測試技術和手段的限制，一般採用計算機軟體對流場進行數值模擬來獲得流場特性。所謂流場的數值模擬是指採用數學和流體力學方法對分級機的流場進行模擬計算，從而對一些難以用試驗手段測試的流場特性進行預報，即分級機內顆粒的速度及壓強的分布，湍流強度和尺度的分布，組分濃度場，濃度分布等。
利用 Fluent 軟體建立了分級機的三維模型，對其內部三維旋轉流場進行了模擬計算，得出不同工況下分級機內部流場的分布情況，並採用雷射都卜勒測速儀測量了轉籠葉片間的流場，測量結果與模擬結果相一致，並得出：在一定的風速下，當環形區靠近轉籠邊緣處氣流的切向速度與轉籠外緣切向速度相近時，存在一個臨界轉速使葉片間的流場最穩定，分級效果最好。
模型
流場模擬風機的流場模擬紊流模型採用RNG κ-ε模型,穩態、隱式、非耦合求解.模型邊界包含旋轉的動邊界和靜止不動的靜邊界,因此將整個計算區域劃分成旋轉流體區和非旋轉流體區兩個子區域.兩者之間的耦合採用移動參考坐標系模型MRF.MRF模型把風道內流場簡化為葉片在某一位置的瞬時流場,將非定常問題用定常方法計算.氣流進、出口取壓力邊界條件,定義進、出口初始壓力相對大氣壓力為0,即沒有附加的壓力作用。
風機葉片所產生的寬頻噪聲主要是由於葉片尾緣處渦脫落而作用於葉片的升力所引起的,葉片前任何大尺度紊流將產生附加升力脈動,從而使寬頻噪聲輻射明顯增加.為了降低風機的紊流噪聲,採用了對風機葉片穿孔的方法.風機工作葉片尾緣處因為紊流而產生了旋渦分離,形成分離區.採用葉片穿孔的方法使部分氣流自葉片下表面流向葉片上表面,促使分離點向下移動,從而減少了葉片尾緣處的分離區的尺寸大小以及紊流強度。
