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风力通风机流场数值模拟研究

作　者: 王慧儒
导　师: 王承阳；徐广儁
学　校: 东北大学
专　业: 工程热物理
关键词: 风力通风机 FLUENT 数值模拟 CFD
分类号: TK83
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

风力通风机由于不用电、无噪音、体积小、重量轻、安装方便、可长期运转,排出室内的热气、湿气和秽气,以被广泛应用于工业厂房、商业和民用建筑中。从节约能源角度考虑,制造出高效率的风力通风机具有十分重要的意义。本课题主要研究了风力通风机加入导叶片后对其通风性能的影响,并设计了一种新型的导叶片,使通风量增加,通风效率有所提高；讨论了自然风风速及涡轮转速与通风质量流率的关系,有助于风力通风机的设计。本文针对导叶片在不同安装角下的流场进行数值模拟。采用autoCAD软件进行实体绘型,导入GAMBIT软件进行网格划分,再应用CFD商用软件FLUENT进行流场的数值模拟。分别模拟了导叶片安装角为15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°和120°的整体模型的流场,得出导叶片的最佳安装角。采用标准k-ε模型方程,压力与速度的耦合采用SIMPLE算法,动量、湍动能、耗散率均采用二阶迎风格式离散。并与无导叶片条件下(无导叶片)整体模型流场进行比较,加入导叶片后通风性能有所增强。设计了一种新型的导叶片,使通风量增大,提高了通风效率。对涡轮采用同样的数值模拟方法,得出风力通风机速度场和压力场的分布规律。研究了自然风风速及涡轮转速与通风质量流率的关系。同样采用标准k-ε模型方程,压力与速度的耦合采用SIMPLE算法,对动量、湍动能、耗散率均采用二阶迎风格式离散。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 风力通风机简介  9-10
  1.2 本课题国内外研究现状  10-11
    1.2.1 风力通风机应用效果  10
    1.2.2 风力通风机的研究  10-11
  1.3 本课题研究目的与意义  11-12
    1.3.1 课题的目的  11-12
    1.3.2 课题的意义  12
  1.4 本课题的主要工作  12-13
第二章计算流体动力学基本理论  13-29
  2.1 计算流体动力学简介  13
  2.2 计算流体动力学基本控制方程  13-16
    2.2.1 质量守恒方程  13-14
    2.2.2 动量守恒方程  14-15
    2.2.3 能量守恒方程  15-16
  2.3 湍流模型介绍  16-23
    2.3.1 湍流运动的基本方程  16-17
    2.3.2 湍流模拟方法与湍流模型  17-23
      2.3.2.1 涡粘模型  18-22
      2.3.2.2 Reynolds应力模型  22-23
  2.4 控制方程的离散方法  23-24
  2.5 常用的离散格式  24-25
  2.6 流场数值计算的方法  25-28
  2.7 小结  28-29
第三章商用软件FLUENT简介  29-37
  3.1 FLUENT软件应用范围  29-30
  3.2 FLUENT网格特性  30
  3.3 FLUENT中常用的边界条件  30-33
  3.4 多参考系模型  33-34
  3.5 FLUENT数值模拟求解步骤  34-35
  3.6 小结  35-37
第四章风力通风机导叶片流场数值模拟  37-49
  4.1 导叶片模型的建立  37
  4.2 网格划分  37-40
  4.3 FLUENT数值计算  40-42
  4.4 计算结果与分析  42-45
  4.5 无导叶片流场数值模拟  45-46
  4.6 改进导叶片数值模拟及结果分析  46-47
  4.7 小结  47-49
第五章风力通风机涡轮流场数值模拟  49-65
  5.1 涡轮模型建立  49-50
  5.2 网格划分  50
  5.3 FLUENT数值计算  50-51
  5.4 计算结果与分析  51-63
    5.4.1 速度分布  51-53
    5.4.2 压力分布  53-57
    5.4.3 进出口质量流率  57
    5.4.4 风速对流场的影响  57-60
    5.4.5 转速对流场的影响  60-63
  5.5 小结  63-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 总结  65
  6.2 展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70

风力通风机流场数值模拟研究

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