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Fluent_软件对风扇的模拟分析解析

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基于FLUENT的涵道风扇空气动力特性计算

基于FLUENT的涵道风扇空气动力特性计算

基于FLUENT的涵道风扇空气动力特性计算摘要利用流体力学计算软件FLUENT对涵道风扇系统的空气动力特性进行初步计算,主要集中在涵道风扇系统迎角较小(0到30度)的情况。

由于实际模型的复杂性和实际计算受计算机能力的限制,对实际的几何模型进行简化,即将风扇简化为一个无限薄的作用面,然后利用FLUENT提供的的FAN边界条件来模拟风扇前后的压力突越。

最后的数值计算结果与实验值进行对比,两者符合的较好。

关键词涵道风扇;数值模拟;FLUENT;CFD中图分类号V211.3文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)061-0108-01涵道与风扇之间复杂的相互作用是计算涵道风扇系统气动力时遇到的主要问题。

轴流状态时,由于流过涵道风扇的气流是轴对称的,涵道风扇的空气动力的计算相对来说比较简单。

对于轴流状态,参考文献中给出了一种简单有效计算方法。

当涵道风扇系统相对来流有迎角时,尚未有很好的理论方法来计算其气动特性。

目前对于涵道风扇的气动特性的研究主要有两种途径,一是实验研究,二是CFD,这两者常常结合起来使用,互为补充。

本文应用FLUENT对参考文献中的涵道风扇实验模型进行数值计算,然后将数值计算结果与文献中的实验结果进行对比。

1计算模型简化在进行数值模拟前,首先要根据实际问题建立合理的数值计算模型。

本文没有对原实体模型进行完整的建模,而是作了适当的简化。

简化的主要原因是由于涵道风扇系统的完整模拟计算需要大量的计算量。

本文的简化主要在以下方面: 将风扇简化为一个无限薄的作用盘,即忽略风扇的几何特征,然后根据实验的风扇推力值设置作用盘前后表面的的压力差。

此外在本文中忽略风扇诱导的周向和径向诱导速度。

相应于几何模型的简化,本文还用了比较简单的层流模型。

2计算过程本文计算了原始唇口模型,风扇转速8000rpm,来流速度为30m/s,系统迎角分别为0o、10o、20o、30o几种典型情况。

虽然初始网格密度已经足够大了,但是为了使计算结果更准确,进行网格局部加密是必要的。

Fluent_软件对风扇的模拟分析

Fluent_软件对风扇的模拟分析

24
15.求解结果后处理过程
显示压力分布云图：选择displaycontours…(如图52），在弹出的对话框中的 surfaces中选择需要查看压力的面（如图53），点击display在弹出的图形窗口查 看显示结果。
计算来研究非定常问题的目的。在采 用MRF方式处理旋转流动机械问题时 ，需要建立一个包围转动部件的圆形 （2D）或者 旋转体(3D)的流体区域。 并建立转动部件和其他流体区域的网 格连接使得流动信息能够传递到其它 区域。
AVC Confidential
图29
14
9.边界条件的设定
扇叶面的边界条件：定义扇叶壁面为移动壁面，转速和旋转流体区域相同，选择 相对速度为0的选项，如图30所示。在设定时要注意旋转轴的原点和方向，可以用 右手法则来判定旋转方向。设定好一个扇叶面后可以将此边界条件copy到其他相 同的扇叶面上，如图31选择copy…，然后再copy bcs面板中下的from zone选择 刚才设置的blade-dibu，在to zones选择其他的边界面，点击copy，完成操作（ 如图32）。
de

4 流通截面积
润湿周边

4 水力半径
图25
图26
AVC Confidential
12
9.边界条件的设定
设定压力出口边界条件：风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界。从zone中选 择选择表示入口的outlet（如图27），在type中选择pressure-outlet，在弹出的对 话框中设定如图28所示的边界条件。计算最大流量的时候出口当作一个大气压，湍 流指定方式设为intensity and hydraulic diameter。这里的压力指定是按照表压来 设定的，如果是一个大气压可以设为0。湍流为中等强度，即为5%。水力直径的指 定方式和压力入口相同。

基于CFD模拟的海上风力发电风轮叶片气动性能分析

基于CFD模拟的海上风力发电风轮叶片气动性能分析

基于CFD模拟的海上风力发电风轮叶片气动性能分析海上风力发电是利用海上风能转化成电能的一种清洁能源技术。

风力发电的核心是风轮叶片，叶片的气动性能对于风力发电机组的效率和稳定性具有重要影响。

本文将基于CFD模拟对海上风力发电风轮叶片的气动性能进行分析。

首先，我们将介绍CFD模拟的基本原理和方法。

CFD全称为Computational Fluid Dynamics，是一种基于数值计算的流体力学模拟方法。

通过将流体分割成小的计算单元，利用基本流体动力学方程和边界条件，模拟流体流动的过程。

CFD 模拟可以准确地预测流体流动的速度、压力、温度等参数，对于工程问题的分析和设计具有重要意义。

接着，我们将介绍风轮叶片的基本结构和工作原理。

风轮叶片由材料制成，具有承载风能和转化风能为机械能的功能。

在风流中，风轮叶片受到风力的作用而转动，驱动轴连同发电机一起转动，将机械能转化为电能。

叶片的气动性能直接影响到风力发电机组的发电效率和运行的稳定性。

接下来，我们将详细介绍CFD模拟在风力发电叶片气动性能分析中的应用。

首先，我们需要建立叶片的几何模型，并设定模拟的计算域和边界条件。

然后，选择适当的数值方法和网格划分方法，对流体流动进行数值模拟。

在模拟过程中，需要考虑到空气流动的不可压缩性、湍流等非线性特性，确保模拟结果的准确性。

在模拟过程中，我们可以通过对叶片表面压力分布的分析，评估叶片的气动性能。

压力分布可以表征叶片上不同部位的气动力大小和方向，从而分析叶片的受力情况。

此外，通过模拟计算得到的叶轮机组风速和风向，可以对风力发电机组的发电效率和输出功率进行预测。

在分析叶片气动性能时，我们还可以通过CFD模拟来研究叶片的流动分离、涡脱落等现象。

流动分离是指流体在叶片表面分离成两个或多个方向不同的流动状态，会导致叶片的气动性能下降和振动增大。

通过模拟分析，可以优化叶片的形状和结构，减小流动分离的发生。

涡脱落是指流体在叶片后缘形成的涡旋脱离叶片，会导致气动力的损失和噪声的增加。

基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究

基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究

基于Fluent的风力致热装置内部流场模拟研究
风力致热装置是一种利用风力转换为热能的装置，通常由风轮、发电机、热水储罐等部件组成。

在风力致热装置内部，空气流动是至关重要的，它直接影响到装置的能量转换效率和稳定性。

对风力致热装置内部流场进行模拟研究，可以帮助优化设计和提高性能。

本文基于Fluent软件，对风力致热装置内部流场进行了模拟研究。

我们建立了风力致热装置的三维几何模型。

这个模型包括风轮、发电机、热水储罐等关键部件，以及周围的空气。

然后，我们建立了数值模型，并设置了边界条件和流体材料参数。

在模拟中，我们考虑了风力驱动下的空气流动、热传导和对流换热等多物理场耦合问题。

接着，我们利用Fluent软件对风力致热装置内部流场进行了数值模拟。

通过对模拟结果的分析，我们得到了风力致热装置内部空气流动速度、温度分布等详细信息。

我们还分析了风力致热装置的能量转换效率、传热性能等重要参数。

我们对模拟结果进行了验证和分析。

通过与实际试验数据的对比，我们发现模拟结果与实验结果吻合较好，证明了我们建立的数值模型和采用的模拟方法的有效性。

我们还通过对模拟结果的分析，找到了风力致热装置内部流场的一些优化方向，为进一步提高装置性能提供了重要参考。

通过本文的研究，我们深入分析了风力致热装置内部流场的特性，为风力致热装置的设计优化和性能提升提供了重要参考。

我们建立的数值模型和模拟方法也可为类似装置的研究提供借鉴和参考。

希望本文的研究成果能够为风力致热装置的发展和推广做出一定的贡献。

基于Pro_E_Fluent软件的风机叶片造型及分析

基于Pro_E_Fluent软件的风机叶片造型及分析

W ind Turbine B ladeM odeling and Analysis Based on Pro /E and Fluent
CUI Yan- b in , YAO Z hi- gang ( N orth Ch ina E lec tric P o w er U n iv ers ity , Baoding 071003 , Ch ina)
UGNX4 . 0 环境下的三环减速器虚拟装配的方法, 实现了三环减速器参数化虚拟装配, 为产品分析 与优化提供实体模型 。 关键词 : 三环减速器 ; 参数化设计 ; 虚拟装配 中图分类号 : TP132 文献标志码: A 文章编号: 1003- 0794( 2009) 02- 0193- 02
Param eterized V irtual A ssembly of Three- ring R educer
( 1) 从 U I U C 风机坐标数据库或者 profili软件 中取得翼型数据 ( x 0, y 0 ) ( 2) 求解翼型以气动中心为原点、 翼型前后缘 连线为 x 轴的二维坐标 ( x 1, y 1 ), 设气动中心坐标为 ( p, q ) , 则有 ( x 1, y 1 ) = (x 0, y 0 ) - ( p, q ) ( 3) 对于不同的叶素面有其对应的比例因子 , 则该面上的各离散点的实际坐标为 ( x 2, y 2 ) = (x 1, y 1 ) ∀ 以上是对于某一个特定的点进行的计算 , 要对 取得的叶片点坐标文件中的一系列点进行操作 , 可 利用 Ex cell软件的智能拖动完成对应的计算 , 将计 算完成的点坐标文件先保存为文本文件, 然后再另 存为 . pts文件 :
Abstract : W ind turb in e blade is designed w ith the G lauert vortex theory and m odeled w ith 3- D soft w are of P ro /E. G rid partition is done w ith G a m b it and b lade pneum at ic ana ly sis is fin ished on the soft w are o f F luen. t It takes an i m po rtant realist ic m eaning and pract ica l value. K ey w ord s : a irfo i;l w in d tu rbine b lade; settin g ang le 1 主要研究内容 P ro /E 是美国参数技术公司的重要产品。在目 前的三维造型软件领域中占有着重要地位 , 并作为 当今世界机械 CAD /CAE /CAM 领域的新标准而得 到业界的认可和推 广。 Gam b it是为 了帮助分析者 和设计者建立并网格化计算流体力学 ( CFD )模型和 其他科学应用而设计的一个软件包, 本身所具有的 强大功能以及快速的更新 , 在目前所有的 CFD 前处 理软件中稳居上游。 F lu ent用来模拟从不可压缩到 高度可压缩范围内的复杂流动 , 采用了多种求解方 法和多重网格加速收敛技术 , 因而能达到最佳的收 敛速度和求解精度。 首先提出一种在 P ro /E 环境下简单、 实用的造 型方法 : 获取翼型数据 ; 计算各截面 的弦长和安装 角 ; 进行点的坐标的变换, 算出叶片各叶素面的翼型 上下弦离散点的 坐标; 导 入坐标文件 , 形成各叶素 面 , 利用 P ro /E 软件先进、 快捷的 3D 造型功能完成 叶片立体图的绘制。其次, 利用 Gamb it软件进行网 格划分 , 在 F luen t软件中进行简单的气动特性分析。 2 叶片设计 2. 1 翼型数据获取 现代风力机通常是采用三叶片的上风或下风 结构。风力机叶展形状、 翼型形状与风力发电机的 空气动力特性密切相关。一台好的风力机应当尽量 191 增加升力而减小阻力 , 使之尽量趋于最大值 , 以增 加风力机的风能利用系数。叶片通常由翼型系列组 成, 常用的翼型有 NACA44xx 系列、 NACA644xx 系 列和 NACA230xx 系列等航空翼型; 专用翼型有美国 的 SER I翼型系列以及 NREL 翼型系列、 丹麦的 R IS 2A 系列翼型和瑞典的 FFA2w 系列翼型族。根据不 同的设计需要选取翼型。翼型数据及其气动性可参 考比较全面的 U I U C 风机坐标数据库或者 pro fili软 件、 中国气动力研究与发展中心的文献等。一般现 代风力发电机的叶片都制成螺旋桨式的 , 目的是让 整个叶片由根部到尖部各截面翼型的弦与对应处的 相对风速大致相同 , 并应使其 在最佳攻角值附 近。 使风力尽可能多地转换成叶片的升力 , 提高风机的 利用系数。 2 . 2 弦长和安装角计算 应用 G lauert 涡流理论设计风轮叶片 , 把叶片 分成若干叶素 , 分别对各叶素在最佳运行状态下进 行空气动力学计算。相关参数有风轮的半径 R、 叶 素的回转半径 r、 风轮的叶片数目 b、 叶尖速比 以 及最佳攻角 i, 升力系数 ( 不同的翼型所对应的最佳 攻角、 以及最 佳攻角处的升力系数都 可以在 profili 软件中或者通过空气动力学相关公式计算获得 ) 。 计算过程中用到的中间参数如下 = ( arctan ) /3+ 60

基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化

基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化

柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine 2020 年第4 期第26 卷（总第173 期）doi：10. 3969/j. issn. 1671-0614. 2020. 04. 006基于Fluent软件的发动机冷却风扇气动性能优化栗明，刘伦伦，高建红，曾超，张鲁滨(内燃机可靠性国家重点实验室/潍柴动力股份有限公司，潍坊261061)摘要采用C型风管式台架对某发动机冷却风扇气动性能进行试验，得到了该风扇的流量、静压及静压效率的试验数据；利用Fluent软件，对风扇流场进行仿真，得到相应的仿真结果。

将仿真结果与测试数据进行对比，结果显示两者差异基本在10%以内，满足工程分析要求：根 据风扇内部流场及叶片静压分布的仿真结果，提出了风扇结构优化方案优化后的风扇静压和静压效率均有明显提升。

关键词：发动机冷却风扇Fluent软件流场Optimization of Engine Cooling Fan Air Dynamic PerformanceBased on Fluent SoftwareLI Ming,LIU Lunlun,GAO Jianhong,ZENG Chao,ZHANG Lubin(State Key Laboratory of Engine Reliability/Weichai Power Co.,Ltd.,Weifang261061 ,China)Abstract：The air dynamic performance of mass flow rate,static pressure and static efficiency of an engine fan were obtained by testing with the C-type air duct system and by the simulation of fan flow field w ith the Fluent software.The difference between the simulation and test results was less than10% , which meets the engineering accuracy requirements.According to the simulation results of inner flows and pressure distributions on the fan blades,the fan structural 〇])tim ization was proposed,and the results showed that the optimized fan had higher static pressure and static efficiency.Key words：engine,cooling fan,Fluent software,flow field0 引言风扇是水冷式内燃机的重要组成部件，其消耗 的功率占发动机总输出功率的5%〜8%m。

利用FLUENT软件模拟地铁专用轴流风机二——弯掠组合翼型叶(精)

利用FLUENT软件模拟地铁专用轴流风机二——弯掠组合翼型叶(精)

文章编号:　1005—0329(2003)12—0011—03利用F LUENT软件模拟地铁专用轴流风机(二)———弯掠组合翼型叶片轴流风机杨东旭1,由世俊1,田　铖1,刘　洋1,谢乐成2,苗宏伟2,秦学志2(11天津大学,天津　300072;　21天津通风机厂,天津　300151)摘　要:　通过CFD模拟的分析结果与实测数据相结合,验证了弯掠组合翼型叶片的风机具有较高的风机性能,并且说明了采用变频控制的节能意义。

关键词:　弯掠组合翼型风机;CFD模拟;变频控制;风机效率中图分类号:　T U83414 文献标识码:　ACFD Simulation of Axial2flow F an in Subw ay by F L UENT Softw are(2)———Axial2flow F an with Curve2slide Aerofoil’s B ladeY ANG D ong2xu,Y OU Shi2jun,TI AN Cheng,LI U Y ang,XIE Le2cheng,MI AO H ong2wei,QI N Xue2zhiAbstract:　CFD analysis result and experiment result are utilized.A new fan which has relatively high fan performance is tested,and conversion control’s significance is illustrated.K ey w ords:　curve2slide aerofoil’s blade;CFD simulation;frequency conversion control;fan efficiency1　前言轴流风机叶轮的气动性能是决定风机性能的主要因素,而叶轮叶片的剖面形状又是决定风机性能的关键。

有关文献中已介绍了许多种翼型,其中最先进的莫过于航空上使用的飞机机翼翼型,因此对航空翼型的研究愈来愈引起人们的关注。

2023年fluent教程讲解模板

2023年fluent教程讲解模板

2023年Fluent教程讲解一、概述在当今社会，计算机软件的应用已经渗透到生活的方方面面，流体力学仿真软件FLUENT作为目前流体力学领域最为流行的软件之一，在工程领域具有广泛的应用。

对于初学者来说，学习使用FLUENT进行流体力学仿真有一定的难度，因此有必要推出一份详细的FLUENT教程，以方便广大用户更快速、更有效地掌握使用该软件的技巧。

二、FLUENT教程概述1. 课程背景：本教程旨在针对初学者和需要系统复习的用户，全面深入地讲解FLUENT软件的使用方法和流体力学仿真原理。

2. 教程目标：通过本教程的学习，学员将能够掌握FLUENT软件的基本操作技能、流体力学仿真的基本原理和方法，以及解决实际工程问题的能力。

3. 教程内容：本教程将涵盖FLUENT软件的基本界面介绍、网格划分、边界条件设置、求解器选择、结果分析等方面内容，同时还将讲解一些典型的流体力学仿真案例。

三、教程具体内容1. FLUENT软件的安装和配置 - 硬件要求- 软件安装步骤- 许可授权获取2. FLUENT软件的基本操作- 软件界面介绍- 各个功能区的作用- 鼠标操作技巧3. 流体力学仿真的基本原理- 流体动力学基础知识回顾 - 数值模拟方法简介- 边界条件和初始条件的设置4. 网格的划分和优化- 网格划分的基本步骤- 网格质量的评估和优化方法 - 网格划分实例讲解5. 边界条件和求解器的选择- 不同边界条件的设置方法- 不同求解器的选择和对比- 求解器参数调节技巧6. 结果的后处理和分析- 数据的导出和保存- 结果的可视化处理- 结果分析及工程应用7. 典型流体力学仿真案例- 工程流动问题- 空气动力学问题- 液体传热问题四、教程特色- 本教程以实例驱动学习，将通过丰富的仿真案例来讲解FLUENT软件的实际操作技巧和流体力学仿真的基本原理，帮助学员更好地理解和掌握知识。

- 本教程通过图文结合的方式展示软件操作步骤，力求使学员能够更直观地理解FLUENT软件的使用方法。

基于FLUENT软件的轴流风机设计初步研究

基于FLUENT软件的轴流风机设计初步研究

－２．
： 塑！！三些奎兰堡圭兰堡墼塞
一一流量Ｑ，压力Ｐ和初始翼型ＦＡＮｌｌＲ下，初步设计ｔＢ轴流风机的几何参 数：叶轮直径Ｄｆ、安装角ｐ。、转速ｎ、径向间隙占、叶片数ｚ等。
图１，１总体思路 二、数值模拟及分析。本部分内容可以称为“数值实验”。运用ＦＬＵＥＮＴ 构造该风机的三维模型，划分网格，利用计算流体力学理论求解在给定的转 速、压力条件下的风机性能，不但可以得到通风机效率仆全压Ｐ、流量Ｑ 等数据，而且能够得到风机内部的压力分布、速度分布等流动规律，同时还 可以得到反映轴流通风机性能的Ｐ－Ｑ曲线、Ｎ．Ｑ曲线、７７．Ｑ曲线、ｎ．Ｑ曲线、 ７７一只曲线等。对影响通风机效率的主要因素：叶片安装角ｐ。、径向间隙Ｊ、 转速１１．、叶片数ｚ，通过数值模拟显示各因素在不同状态下的性态，从而分 析其对通风机性能影响的原因，为进一步优化设计提供依据。 三、优化。在初步设计的轴流通风机几何参数的基础上．通过改变影响 风机效率的两个主要因素：叶片的安装角和转速，利用ＦＬＵＥＮＴ对不同参数 的风机模型计算得到了风机１１－口的分布数据，构造了Ｔｌ＝Ｆ（ｄ，ｎ）的目标函数， 通过优化方法寻找最佳的设计参数。在优化过程中，本文采用了三种方法：
速度气流过叶型时，作用在单位长度叶型上的升力等于
Ｐ＝几ｃ。Ｆ
式中 ｒ——绕叶型的环量。
（２．１）
当气流流过叶栅时，如图２－１所示。
图２－ｌ气流与叶栅的相互作用 由于绕流叶栅中每个叶型的流动情况都是相同的，故可在气流中围绕． 个叶型取封闭曲线ＡＢＣＤ进行研究。气流以相对速度ｗｌ流向叶栅，而以相对 速度ｗ２流出。控制面ＡＢ和ＤＣ上的压力分别为ＰＩ和见。 根据动量定理，所取控制面ＡＢ、ＣＤ的气体的动量在单位时间内的变化 等于作用在此块气体上所有外部作用力的合力。通过动量定理的关系式，即 可求出气流作用在这个叶型上的力Ｐ。

应用FLUENT进行散热模拟

应用FLUENT进行散热模拟

目录目标 (3)1.引言 (3)2.CFD仿真过程 (4)2.1控制方程 (4)2.2单位 (4)2.3材料物性参数 (5)2.4几何与网格创建 (6)2.5求解工况&计算域&边界条件 (10)2.6结果分析 (10)2.7结论 (15)表格清单表1 单位系统（国际单位制） (5)表2 空气理想气体物性表 (5)表3 冰箱塑料内胆物性表 (5)表4 冰箱隔热层物性表 (6)表5 冰箱外壁物性表 (6)表6 计算域划分与边界条件 (10)图片清单图1 冰箱外形示意图 (3)图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm） (4)图3 采用Icem创建的冰箱几何模型 (7)图4 冰箱外表面网格 (8)图5 冷藏室外表面网格 (8)图6 冷冻室外表面网格 (9)图7 截面体网格（x=300mm） (9)图8 瞬态计算残差曲线 (11)图9 冷藏室中心点温度时间曲线 (11)图10冷冻室中心点温度时间曲线 (12)图11 Z=300mm处的温度曲线 (12)图12 Z=300mm处的速度曲线(a)冷藏室 (b)冷冻室 (13)图13 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处截面的速度云图 (14)图14 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处隔热层温度分布云图 (15)目标本报告旨在通过ANSYS 旗下软件ICEM 、FLUENT 进行美的冰箱的仿真。

在35℃环境温度下，求解得到冰箱启动后的冷藏室和冷冻室温度从35℃分别降温到5℃和-18℃的降温曲线。

1. 引言冰箱由冷藏室、冷冻室两个独立空间组成，室内空气采用自然对流方式进行热传递；此外，还需要考虑冷量通过塑料ABS 内胆、隔热层和冰箱外壁钢板的损失。

冰箱外形如图1所示:冰箱几何尺寸示意图如图2冷藏室 F冷冻室 R图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm）2.CFD 仿真过程本次仿真所用网格采用ANSYS○R ICEM CFD生成，所后采用ANSYS○R Fluent作为求解器进行求解。

基于FLUENT的风扇CFD模拟仿真研究

基于FLUENT的风扇CFD模拟仿真研究
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｉｍｉ ｔ ｚ ａ ｉｏ ｔ ｎ Ｃｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ．Ｗ ａ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｎ： Ａｍｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｎ Ｉ ｎ— ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｉｃ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｉｃ ｔ ｓ Ｉ ｎ ｃ， ２ ０ ０ ６： ５ ０ ９ —５ ２ ５ ．
Ａｍｅ ｉ ｒ ｃ ａ ｎ Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ｌ ａ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｓ ，２ ０ ０ ６： ３ ２ ７ —３ ３ ４ ．
［ ２ ］Ｉ ＤＡ ＨＯＳ Ａ Ｕ，ＧＯＬ ＵＢ Ｅ Ｖ Ｖ Ｖ，Ｂ ＡＬ Ａ Ｂ ＡＮＯＶ Ｖ ．Ａ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ —
ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｎ ｄ ３ Ｄ ＣＦＤ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ ｎ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ＧＴ ｃ ｏ ｍｐ ｒ —
ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｌ Ｃｊ ．／ ／ ２ ０ ０ ６ ＡＳ ＭＥ ５ １ ｓ ｔ Ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ Ｅ ｘ ｐ ｏ Ｎｅ ｗ Ｙｏ ｒ ｋ ：
存在误差 的原因可 以归纳 为以下方面 ：①风扇模型简化造成的 误差 ；②局部 网格质量不佳造成的误差 ；③边界条件的设 定与
实 际试 验 条 件 之 间 的差 异 造 成 的误 差 。
［ １ ］ ＭＢ ＯＥ ＲＣ Ｌ，ＧＵＩ ＤＡ Ｔ Ｉ Ｇ，Ｓ Ａ ＶＩ Ｃ Ｓ ．Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ —
［ ４ ］胡效 东，周 以齐，方建华 ，等．关于发动机排 气管消声器的设 计

FLUENT-风扇分析

FLUENT-风扇分析

Volume 1
噪音（處理風扇部分）
噪音（處理風扇部分）
噪音（FLUENT）
求解器設定：
1. 暫態（unsteady） 2. 滑動網格（Sliding mesh） 3. 紊流模組：大渦模擬（LES） 4. 先求壓力場，壓力場穩定後（動態穩定） 5. 設定噪音模組（Acoustic：FWH） 6. 傅利葉轉換（FFT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
Receiver的位置：壓力變化
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
噪音（FLUENT）
Fan Noise Jet Noise Combustor Noise Compressor Noise Turbine Noise BVI - Rotor Noise Duct Acoustics BL Noise Cavity Noise Sonic Boom Architectural
HVAC Fan Noise Jet Noise Duct Acoustics Architectural
氣動噪音
• 以聲音產生的機制分為兩類： 1. 結構產生 2. 氣流產生（氣動聲學）
• 氣動力學與聲學交叉性學科 • 氣動聲學首重研究流動及其與物體作用導致噪音的現象 • 計算流體力學（CFD）著重於穩態及暫態流體動力學分
析 • 計算氣動聲學（CAA）著重於產生噪音的暫態現象、聲
源的確定、聲與流動的相互作用
匯入CAD檔（.stp）

fluent 风扇 边界条件 -回复

fluent 风扇 边界条件 -回复

fluent 风扇边界条件-回复“风扇边界条件”是指在风扇的设计和使用过程中，需要考虑的一系列问题和要求。

本文将逐步解答关于风扇边界条件的问题，并从不同角度探讨这些问题对风扇性能和使用的影响。

首先，我们来看一下风扇的基本概念。

风扇是一种将空气流动转化为风力并产生风流的装置。

在工业制造、航天航空、建筑通风、家用电器等领域都有广泛的应用。

在设计和使用风扇时，需要考虑以下几个边界条件。

1. 风扇的使用环境：首先，我们需要考虑风扇所处的使用环境，包括温度、湿度、气压等因素。

对于高温、高湿、高海拔等特殊环境，需要选用适应这些条件的风扇，并在设计时进行相应的优化，以确保风扇的正常运行和长寿命。

2. 风扇的工作参数：风扇的工作参数包括风量、转速、静压和噪音等指标。

在设计和选择风扇时，需要根据实际需求确定这些参数的数值。

风量决定了风扇能够产生的风力大小，转速和静压则决定了风扇的性能表现，噪音则是一个重要的用户体验指标。

3. 风扇的安装和布局：风扇的安装和布局也是一个重要的边界条件。

在风扇的设计和使用过程中，需要考虑风扇的位置、朝向和数量等因素。

合理的安装和布局能够最大化地利用风扇的风力，并使得空气流动更加均匀和有效。

4. 风扇的轴承和电机：风扇的轴承和电机也是影响风扇性能和使用寿命的重要因素。

选择合适的轴承类型和优质的电机，能够提升风扇的可靠性和稳定性。

此外，还需要考虑轴承和电机的维护和保养，以延长风扇的寿命。

5. 风扇与其他设备的配合：在一些特殊场合下，风扇需要与其他设备进行配合使用。

比如，在机械加工中，风扇用于冷却加工表面或者排除切削过程中产生的废热。

在这种情况下，需要考虑风扇与其他设备的接口和调节方式，以确保整个系统的协调运行。

风扇边界条件的制定和遵守，对于风扇的性能和使用效果具有重要影响。

在设计和选择风扇时，需要综合考虑以上边界条件的要求，并根据实际情况予以合理调整。

同时，将边界条件考虑进去，还可以为风扇的改进和创新提供指导和借鉴。

fluent 风扇 边界条件

fluent 风扇 边界条件

fluent 风扇边界条件
边界条件在流体动力学中是控制方程外边界上或求解域的边界上，确定流动变量的方法。

对于fluent风扇，需要考虑以下边界条件：
1. 进出口边界条件：这包括压力进口、速度进口、质量进口、进风口、进气扇、压力出口、压力远场、出风口、排气扇以及自由出口等。

这些边界条件会影响风扇的流体动力性能。

2. 壁面条件：壁面（wall）、对称（symmetry）、周期（periodic）、轴（axis）等，这些条件会影响流体与风扇壁面的相互作用。

3. 内部单元边界：流体（Fluid）、固体（Solid），这些边界条件决定了流体的流态和固体的影响。

4. 内部表面边界：包括风扇（fan）、散热器（radiator）、多孔跳跃（porous-jump）、壁面（wall）、内部界面（interface/interior）、重叠边界（overset）等，这些边界条件会影响风扇的散热性能和流体流动。

在使用fluent风扇时，还需要考虑风速和温度等边界条件。

风速是fluent 风扇的重要性能指标之一，可以根据需要调节。

然而，过高的风速可能会引起不适感，特别是对于婴儿和老年人。

因此，应选择适当的风速，以确保舒适度和安全性。

温度也是需要考虑的因素，特别是在冬季或寒冷的天气中，
过高的风速可能会导致人体散热过快，引起不适感甚至感冒。

因此，在冬季使用fluent风扇时，可以将温度调节到较低档位，以避免过度散热。

以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅fluent软件使用方法相关研究笔记。

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图43
图44
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图45
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14.保存求解结果
求解结果收敛后可以选择filewrite case&data…来保存所求解的结果，便于 后处理。
图46
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15.求解结果后处理过程
为了较好的图形显示效果，可以预先设定一下显示选项。选择displayoption…( 如图47），在弹出的对话框中选择图示选项（如图48）。
图39
图40
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12.初始化求解
选择solveiterate…(如图41），设定迭代步数就可以求解计算了（如图42）。
图41
图42
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13.监视求解过程，判断收敛与否
求解迭代的时候会有三个窗口出来，分别是残差曲线，压力曲线，流量曲线。（如 图43，44，45所示） 判断收敛与否：
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9.边界条件的设定
边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件。边界条件与初始条件 一起并称为定解条件，只有在边界条件和初始条件确定后，流场的解才存在，并且是 唯一的。FLUENT 的初始条件是在初始化过程中完成的，边界条件则需要单独进行设 定。选择defineboundary conditions （如图22）,在弹出的对话框（如图23)中可 以看到在icem-cfd中定义的part名称出现在zone下拉列表中。可以看到有一些以shadow结尾的zone,这是表示两个流体区域之间的交界面，需要改成interior边界条件 （如图24），这样流场的信息才能在网格中传递，否则会被当作壁面条件，流场信息 无法传递。在不考虑传热的情况下可以将所有的shadow改为interior边界条件。
图27
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图28
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9.边界条件的设定
定义旋转流体区域fluid-rotor为转动区域，转速为4000rpm,运动方式为moving reference Frame(该方式将旋转运动处理为稳态MRF)，根据右手法则来判定旋转 方向，旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向。这里旋转轴为y 轴，将rotation-axis direction 中的y设为1，其余设为0
de
4 流通截面积
润湿周边
4 水力半径
图25
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图26
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9.边界条件的设定
设定压力出口边界条件：风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界。从zone中选 择选择表示入口的outlet（如图27），在type中选择pressure-outlet，在弹出的对 话框中设定如图28所示的边界条件。计算最大流量的时候出口当作一个大气压，湍 流指定方式设为intensity and hydraulic diameter。这里的压力指定是按照表压来 设定的，如果是一个大气压可以设为0。湍流为中等强度，即为5%。水力直径的指 定方式和压力入口相同。
在Fluent中处理旋转机械流动问题时 采用Multiple Reference Frame（多 参考系坐标模型）方式。MRF模型的 基本思想是把风道内流场简化为叶轮 在某一位置的瞬时流场，将非定常问 题用定常方法计算。转子区域的网格 在计算时保持静止，在惯性坐标系中 以作用的科氏力和离心力进行定常计 算；而定子区域是在惯性坐标系里进 行定常计算。在两个子区域的交界面 处交换惯性坐标系下的流体参数，保 证了交界 面的连续性，达到了用定常 计算来研究非定常问题的目的。在采 用MRF方式处理旋转流动机械问题时 ，需要建立一个包围转动部件的圆形 （2D）或者 旋转体(3D)的流体区域。 并建立转动部件和其他流体区域的网 格连接使得流动信息能够传递到其它 区域。
7
6.湍流模型的选择
选择definemodelsviscous（如图14），选择湍流模型为标准k-ε模型（如图12 ）。最简单的完整湍流模型是两个方程的模型，要解两个变量，速度和长度尺度。 在FLUENT中，标准k-ε模型自从被LaunderandSpalding提出之后，就变成工程流 场计算中主要的工具了。适用范围广、经济、合理的精度。它是个半经验的公式， 是从实验现象中总结出来的。湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到，耗散率 方程是通过物理推理，数学上模拟相似原型方程得到的。应用范围：该模型假设流 动为完全湍流，分子粘性的影响可以忽略，此标准κ-ε模型只适合完全湍流的流动过 程模拟。如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择κ-εRNG模型，这个模型所耗费的 时间要长一些，收敛性要差一些。
图22
图23
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图24
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9.边界条件的设定
设定压力入口边界条件：Fluent默认所有的面网格均为wall边界条件，风扇模拟时 需要将入口设定为压力入口边界。从zone中选择选择表示入口的inlet（如图25） ，在type中选择pressure-inlet，在弹出的对话框中设定如图26所示的边界条件。 入口当作一个大气压，湍流指定方式设为intensity and hydraulic diameter。这 里的压力指定是按照表压来设定的，如果是一个大气压可以设为0。湍流为中等强 度，即为5%。水力直径的计算公式：
AVC Confidential 3
3.检查网格文件，设置区域大小
网格文件读入后，一定要对网格进行检查。依次点击girdcheck,这个操作可 以得到网格信息(如图5）。从Domain extents可以看到计算区域的大小，另外 从minimum volume（如图6）可以知道最小的网格体积，如果该值小于0，表 示有负体积的网格，就必须重新划分网格。
图7
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图8
5
4.显示网格
依次点击display grid…，打开如图9所示的网格显示对话框，点击display，可 以看到弹出一个图形窗口(如图11），按住鼠标左键可以旋转，按住中建进行缩放 。可以在surfaces列表中选择几个面来查看，点击display就可以看到所选择的面 的网格。
1.残差曲线达到收敛标准，文本窗口提示solution is converged。
2.若残差曲线达不到收敛标准，没有solution is converged的提示，但流量和压力 曲线随着迭代的进行不发生变化，成为一条直线也可以判断为收敛。 注意：若第一次计算没有收敛可以设定迭代次数再次迭代，看是否收敛。
图47
图48
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15.求解结果后处理过程
查看流量报告：选择reportfluxes…(如图49），在弹出的对话框中选择需要查 看流量的面（如图50），点击compute在results查看结果，同时文本窗口也会 有结果显示（如图51）。
图49
图50
图51
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图9
图10
AVC Confid定义：依次点击definemodelssolver，定义求解器（如图12）. 对于风扇的模拟假定为不可压缩气体，稳态的求解方式(如图13）。选择默认 的求解方式就可以了，点击ok。
图13 图12
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图35
图36
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11.设置监视条件
在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量（如图37，38所示),从下拉列表框中选 择图示选项就设定完所需监视的条件。
图37
图38
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12.初始化求解
定义完监视器后，选择solveinitialize initialize…（如图39），点击init后就 可以开始求解计算（如图40）。
图30
图31
图32
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10.设定残差收敛标准
边界条件设定完后，在求解计算之前需要设定监视器条件，便于观察求解结果是否 收敛和稳定。选择solvemonitorsResidual，如图33所示。为了直观显示收敛 结果，勾选options下的plot选项，这样会在一个图形窗口中显示残差曲线，便于判 断是否收敛。在convergence criterion下设定了默认的收敛残差为0.001，如果需要 得到更好的结果可以修改收敛标准，比如由0.001改为0.0001。
图17
图18
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8.单位制的设定
为便于定义边界条件和直观显示求解结果，需要对单位制进行改变。选择define units，选择角速度的单位为rpm（如图19），定义压力的单位为mmh2o（如 图20），定义流量的单位为cfm（如图21）。
图19
图20
图21
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图14
图15
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图16
8
7.定义流体的物理性质
选择definematerials…(如图17）定义材料的物理属性，在Fluent中默认的流体 就是空气，可以保持默认的材料属性（如图18）所示。如果要选择其他的材料可以 在fluent database中选择系统自带的材料库。
15.求解结果后处理过程
显示压力分布云图：选择displaycontours…(如图52），在弹出的对话框中的 surfaces中选择需要查看压力的面（如图53），点击display在弹出的图形窗口查 看显示结果。
图5
图6
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3.检查网格文件，设置区域大小
依次点击grid scale…打开网格比例对话框（如图7），对计算区域的尺寸进行 设置。Fluent默认的长度单位是米，如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需 要修改网格比例尺寸。这里所导入的网格单位为mm,需要修改比例因子。从grid was created in下拉框中选择mm单位（如图8），点击change length units将默 认长度单位改为mm,再点击scale缩放网格大小，注意domain extents所列出的求 解区域范围是否正确。