基于計(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬

俞永明

雙雙集團(tuán)有限公司，浙江諸暨 311800

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的的不斷進(jìn)步和發(fā)展，風(fēng)機(jī)的產(chǎn)生在國民經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)發(fā)展中起到很大的促進(jìn)作用，風(fēng)機(jī)將隨著時(shí)代的發(fā)展，不斷更新技術(shù)研究，從而能夠更好的適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，人們僅靠試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計(jì)。但由于試驗(yàn)研究方法受到各種條件的限制，很多模擬參數(shù)的測量受到很多不良因素的影響，給測量結(jié)果帶來很大的困難，很容易降低風(fēng)機(jī)數(shù)值的實(shí)用性，對(duì)風(fēng)機(jī)數(shù)值測量的誤差加大。而現(xiàn)階段，由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用商業(yè)CFD軟件對(duì)風(fēng)機(jī)的全三維流場進(jìn)行模擬已越來越普遍，也就是利用計(jì)算流體力學(xué)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬的研究，給數(shù)值模擬工作帶來了很大的便利，通過對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，模擬結(jié)果有助于理解風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律。

1 計(jì)算流體力學(xué)的概念分析

計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）起源于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)的學(xué)科興起跟計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展有很大關(guān)系，隨著人們對(duì)其不斷的發(fā)展和研究，計(jì)算流體力學(xué)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，各種商品化的CFD通用性軟件開始應(yīng)用這類力學(xué)研究，同時(shí)更是對(duì)很多工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)發(fā)展起到很大的作用，計(jì)算流體力學(xué)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，利用數(shù)值的方法進(jìn)行對(duì)流體力學(xué)各類問題的研究和模擬，主要在離散格式、湍流模型與網(wǎng)格生成等方面進(jìn)行相對(duì)的數(shù)值試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，利用計(jì)算流體力學(xué)研發(fā)出得CFD技術(shù)，不僅極大的克服了傳統(tǒng)流體力學(xué)中不完善的問題，而且還在應(yīng)用領(lǐng)域得以全面的擴(kuò)大，很多核能、化工、建筑等領(lǐng)域都有其力學(xué)的涉略。風(fēng)機(jī)在以上領(lǐng)域也有其所用之處，為此，計(jì)算流體力學(xué)對(duì)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研究也有很大的作用。

2 風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬分析

眾所周知，風(fēng)機(jī)的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工具，其在對(duì)生產(chǎn)過程中發(fā)出的大量濕、熱、工業(yè)粉塵、甚至有害氣體和蒸汽都有著有效的防護(hù)和凈化處理的作用，同時(shí)還能回收再利用，有效的對(duì)資源進(jìn)行合理的分配整合，其中風(fēng)機(jī)在紡織業(yè)的作用較為突出，絡(luò)筒機(jī)的離心風(fēng)機(jī)提供了吸紗的作用，不僅可以免去資源浪費(fèi)，還能減少紡紗機(jī)的能源消耗，有效的提高紡紗質(zhì)量，具有更多的促進(jìn)作用。在工業(yè)發(fā)展中，風(fēng)機(jī)從節(jié)能、降低噪聲污染的角度來說，尤其更大的促進(jìn)作用，因此在風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理上，更多的要注重高效率，但就目前市面上的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，可謂參差不齊，很多規(guī)格和品種配套性極差，為此在工業(yè)應(yīng)用上也受到了很大的影響，需要對(duì)已有的風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，數(shù)字模擬其實(shí)是以電子計(jì)算機(jī)為工具，把數(shù)學(xué)模型蘊(yùn)藏的定量關(guān)系展示出來，利用計(jì)算流體力學(xué)對(duì)風(fēng)機(jī)的復(fù)雜流動(dòng)問題的模擬計(jì)算，通過數(shù)值離散求解流體運(yùn)動(dòng)方程，揭示風(fēng)機(jī)流體機(jī)理和流動(dòng)規(guī)律，從而研制出新的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，使整個(gè)產(chǎn)品從開發(fā)到運(yùn)用都能夠達(dá)到更為經(jīng)濟(jì)和省時(shí)的作用。

3 基于計(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的應(yīng)用

利用計(jì)算流體力學(xué)來研究風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬，這種方法對(duì)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)提供更為依據(jù)原理，對(duì)風(fēng)機(jī)的不斷完善起到促進(jìn)作用，其應(yīng)用范圍很廣，例如：通過對(duì)地鐵專用軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)來說，這類風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用在地鐵車站和隧道區(qū)間內(nèi)，因其受都流量大、壓頭高和功率大等特點(diǎn)的制約，試驗(yàn)成為了地鐵軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)的一般途徑，但是卻在人力物力上有極大的消耗，造成設(shè)計(jì)成本的浪費(fèi)。為了克服這一弊端，采用計(jì)算流體力學(xué)的原理，對(duì)地鐵軸流風(fēng)機(jī)采用進(jìn)行數(shù)值模擬，主要是對(duì)地鐵軸流風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和安裝角度進(jìn)行模擬，通過得出的最后結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)設(shè)計(jì)方案，并將模擬結(jié)果與廠家的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作了對(duì)比，酌情查處風(fēng)機(jī)是否有需要改動(dòng)之處，從而提高風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率，具有明顯的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

以上對(duì)計(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的分析和研究，計(jì)算流體力學(xué)不僅是對(duì)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)有很大的促進(jìn)作用，更大的提高風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，其作用會(huì)越來越大，充分了的利用計(jì)算機(jī)和數(shù)值數(shù)學(xué)的結(jié)合，對(duì)流體力學(xué)的各類問題進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和分析研究，以解決實(shí)際問題。從而有助于人們對(duì)風(fēng)機(jī)的構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行深入了解和不斷完善，依靠合理的計(jì)算來優(yōu)化風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，計(jì)算流體力學(xué)不僅是科學(xué)技術(shù)革新的依據(jù)，更是極大滿足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行對(duì)風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的技術(shù)研究，更是對(duì)設(shè)計(jì)高效率的風(fēng)機(jī)具有重大意義。

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