圆形管道风扇流道仿真计算开题报告

全文总字数：2145字

1. 研究目的与意义

在当前科技飞速发展，市场竞争日趋激烈的社会环境下，产品的多功能化，智能化，外观造型个性化等因素愈来愈受到重视，在竞争中占据较突出地位。管道风扇作为一种重要的通风产品在日常生活中得到了广泛的应用，其性能受到翼型、安装角、外径、风道形状等多方面因素的影响，风扇选用DAVIS翼型本文将以数值模拟的方法来探讨分析这些因素对风扇内部流场的影响，包括速度场、压力场、流量及性能曲线等。随着计算机技术和计算流体理学（CFD）技术的发展，风扇叶片通道内流道可比较准确地预测，因此CFD技术在风扇气动设计中应用越来越广泛。

2. 国内外研究现状分析

现代风扇优化设计结合了数据库管理、CFD计算、遗传算法、神经元算法、人工智能等一系列新技术。用户只要输入基本的性能尺寸参数，入流量，压力等，在选用计算机建议的设计模型，就可以由系统自动生成一个原始风扇模型，并给出详细的流场信息，如速度矢量、温度分布、压力分布、风扇扭矩等数据，并用直观的图标显示出来。设计人员可以对风扇的某些参数进行修改，系统会快速的将改动所引起的结果反馈给设计者，使设计者对风扇参数修改更有直观的把我。这种集计算机辅助设计、绘图、CFD计算、优化于一身的系统具有非常广阔的应用背景，也将成为叶轮机械行业未来的发展方向。上世纪80年代以前，由于受计算机技术的制约，这一时期的计算流体动力学经常将流体简化为二维不可压势流，准三位或全三维势流，对简化模型采用势函数、流函数或EULER方程进行求解。二十世纪五十年代，我国科学家吴仲华教授，提出了采用考虑叶片间的相互作用来研究内部流动问题的新方法，并率先提出S1,S2流面理论，通过对两个流面二元流动解的迭代计算得到整个三元流动解。S1,S2流面理论对以后计算流体动力学的叶轮机械中的应用产生了深远的影响，此后，许多学者在此理论基础上提出了很多新的计算方法，使其得到飞速发张。七十年代后期，Smith在径向平衡方程的基础上进一步发展了流线曲率法，经发展以后的流线曲率法可以对二元无粘流场进行简化，从而提高了计算效率，它的计算过程是通过对正交线上的速度方程进行积分，得到所有正交线上的速度分布情况，再根据速度分布情况校核各通道截面上的流量大小，经过反复迭代直达校核流量与所要求流量之差小于某一精度为止。Smith发展的流线曲率法具有计算简单，计算效率高等优点，但是它在计算中会引入很多假设，并且计算有一定盲目性，从而在一定程度上影响了其计算精度。张莉，陈汉平，徐忠采用流线曲率法对叶轮机械S2流面上的流动情况进行了计算，结果表明：在流动未发生分离的情况下，准三维迭代法可以得到精度较高的解，当流动发生分离时，则会降低其分离精度。陈倩、章本照、崔良成采用正交面法对离心风机的三元流场进行计算，结果表明：和流线曲率法相比，采用准正交面法进行计算可以大幅提高流场计算精度，并能得到整个三维空间的流场速度分布情况

3. 研究的基本内容与计划

这次我研究的课题是圆形管道风扇流道仿真计算，为此我要作的工作首先要熟悉cfd软件，安装计算流体动力学前处理软件gambit2.1.6、计算流体动力学商用软件fluent2.1.66 ,fluent软件具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等 熟悉gabmit界面和操作，包括生成几何模型结构、turbo工具的操作、模型的网格划分、区域类型设定及网格文件输出。 在此基础上还需要熟悉fluent界面和操作，fluent软件包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法。通过学习fluent流体工程仿真计算实例与分析这本书之后熟练运用fluent软件并且在复习王福军-计算流体动力学分析：cfd软件原理与应用这本书之后利用gambit软件建立风扇模型。可以利用turbo工具建立单流道风扇模型，划分网格，设定边界条件，输入fluent计算时输出全流道数据。 可以利用turbo工具建立单流道风扇模型，再合成全流道风扇模型，划分网格，设定边界条件，fluent计算时输出全流道数据。 可以直接建立全流道风扇模型，划分网格，设定边界条件，fluent计算时输出全流道数据。

总体安排，进度计划

1.收集资料，论文选题以及开题报告撰写并定稿（第1-2周）

4. 研究创新点

数值模拟结果具有较高的可信度，因此，假如有些实验不方便实施，或者根本不能进行实验验证，此时可以用数值模拟方法进行验证。通过Gambit软件我们可以进行仿真设计计算，从而得到较为可靠的数值。

实验难以观察到的流动信息可藉由数值方法来弥补，流体在叶轮和各结构部分所产生的影响，可藉由优化风扇几何尺寸，并直接以数值模拟工具来评估效能是否改善，减少实验上所需的花费和时间。