風(fēng)機模型計算域的設(shè)定圖
作者:石家莊風(fēng)機 日期:2014-12-31 瀏覽:2982
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3-9 Mesh Interfaces操作(1)Savonius風(fēng)機廠風(fēng)機運行條件本文主要考慮在風(fēng)速和葉尖速比不變的情況下,改變?nèi)~片的結(jié)構(gòu)參數(shù),研究葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)對于風(fēng)機廠風(fēng)機動轉(zhuǎn)矩輸出性能的影響方式。根據(jù)試驗要求,風(fēng)機廠風(fēng)機運行條件設(shè)置如下:入口風(fēng)速v-10m/s;葉尖速比^:0.5;由式(2.4)計算得,風(fēng)機廠風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)角速度∞為:由于后文針對原型機進(jìn)行變結(jié)構(gòu)參數(shù)分析,因此葉片半徑R的數(shù)值有所變化,相應(yīng)的風(fēng)機廠風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)角速度CO也會產(chǎn)生變化,本章節(jié)僅以原型機的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仿真方法的介紹。(2)計算域的設(shè)定根據(jù)Savonius風(fēng)機廠風(fēng)機的實際工作情況,考慮到滑移網(wǎng)格仿真模擬的需要,對3.3.2節(jié)中定義的Rotating和Still兩個計算域進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。其中靜止計算域Still區(qū)域的設(shè)置保持原有的默認(rèn)設(shè)置,將Rotating區(qū)域設(shè)置為Movingmesh,勾選MeshMotion選項,定義旋轉(zhuǎn)軸的方向為Y軸正方向,即定義旋轉(zhuǎn)軸起點為(0,0,0),定義旋轉(zhuǎn)軸方向矢量為(0,1,0),根據(jù)右手法則和風(fēng)機廠風(fēng)機葉片實際旋轉(zhuǎn)方向定義葉片旋轉(zhuǎn)角速度的值為.44.44rad/s。
3.4.6邊界條件的設(shè)定
初始湍流參數(shù)計算根據(jù)3.1.4節(jié)中設(shè)計的風(fēng)機廠風(fēng)機流場可知風(fēng)場尺寸為2.4×lm,已知空氣動力粘度∥為1.7892x10。5N·s/m2,風(fēng)場入口處風(fēng)速1,為10m/s,根據(jù)“s湍流模型中關(guān)于湍動能和湍動能耗散率的計算公式可得。(2)入口邊界條件設(shè)定本文將入口邊界條件定義為速度入口(Velocity-inlet),入口風(fēng)速設(shè)置為10m/s,方向為垂直于入口邊界。入口湍流參數(shù)設(shè)置根據(jù)上文計算所得,湍動能(TurbulentKinetic Energy)設(shè)置為O.1224m2/s2,湍動能耗散率(TurbulentDissipation Rate)設(shè)置為O.0679 ITl2/s3。(3)出口邊界條件設(shè)定本文將風(fēng)場出口的邊界條件定義為壓力出口(Pressure.outlet),出口表壓(GaugePressure)設(shè)置為0 Pa。出口回流湍流參數(shù)設(shè)置保持默認(rèn)設(shè)置,即默認(rèn)出口處不存在明顯的回流。(4)壁面邊界條件設(shè)定本文將Savonius風(fēng)機廠風(fēng)機葉片表面Blade定義為旋轉(zhuǎn)壁面(Moving Wall),設(shè)置其運動方式為相對所在旋轉(zhuǎn)計算域運動(RelativetoAdjacentCellZone),運動方式定義為旋轉(zhuǎn)(Rotational),相對速度設(shè)置為0 radJs,旋轉(zhuǎn)軸起點定義為(0,0,0),旋轉(zhuǎn)軸方向矢量定義為(O,l,0)。其他壁面均定義為靜止壁面(StationaryWall),參數(shù)設(shè)置保持默認(rèn)設(shè)置。
3.4.7數(shù)值計算方法的選擇
SIMPLE算法是Fluent軟件的一種數(shù)值計算方法。主要用于求解不可壓流場。由于其計算的通用性及準(zhǔn)確性,SIMPLE算法已在各種流體仿真中被廣泛應(yīng)用,同時為了滿足各種計算需要,人們對SMIPLE算法做出了相應(yīng)改進(jìn),其中SIMPLEC、SIMPLER和PISO算法是應(yīng)用較多的算法。PISO算法是Issa[511于1986年提出的一種算法,這種算法較SIMPLE、SMPLEC算法增加了一個修正步,因此可以更好的滿足動量方程和連續(xù)方程。盡管PISO算法的計算量較大,但由于其單個迭代步的收斂速度快,整體計算效率依然比較高。與另外兩種算法相比,PISO算法對于瞬態(tài)問題的計算具有明顯的優(yōu)勢,其計算精度取決于時間步長的選取,時間步長越小,計算精度越高。本文針對Savonius風(fēng)機廠風(fēng)機葉片旋轉(zhuǎn)運動的仿真模擬為瞬態(tài)計算,在選用較小時間步長0.0005s的前提下,使用PISO算法可以獲得較高的計算效率和計算精度,因此,本文選用PISO算法作為數(shù)值計算方法。