整車內外流場分析
關注創建者：寒寒boy 創建時間：2017-12-22
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04
流場分析
下面對設計工況下的風機內部流場進行分析。截取葉輪中間位置的 XY 截面與XZ 截面，網格如圖8所示。在XZ截面上建立速度矢量Vxz的流線分布，如圖10所示。從圖中可見流量大部分靠近蝸殼出口側流動，并且在蝸殼中形成了非常明顯的上下兩個二次渦流，這是蝸殼中主要損失之一。其主要的成因是軸向上流動分布不均，造成上下壓力不平衡而形成的二次流動。在XZ截面上建立徑向速度的矢量分布圖，如圖11所示。徑向速度間接代表了葉輪進出口的流量分布。從圖中可以更加明顯的看到流量在軸向上分布非常不均勻，其主要原因是空氣從外界進入葉輪前由于多翼離心風機軸面流道的特點，無法使軸向進氣能很好的均勻的導出徑向出氣，所以無法避免的造成了軸向速度分布不均勻。從優化的角度需要對軸面流道和進氣裝置的導流特性進行優化。
圖8 XZ、XY截面示意圖
圖9 XY截面葉輪示意圖
在XY截面上，建立面上葉輪內部Vxy矢量的相對速度流線分布圖，如圖12所示。圖中可見葉輪間都或多或少的存在葉間渦，其中約有 2/5 的流道中渦占據一半位置以上，在流量集中區域渦相對較小，但仍然存在。因此葉間渦的作用對多翼離心風機中的影響不可忽視。
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前言
第1章 FLOTRAN流體分析概述
1.1 FLOTRANCFD分析的概念
1.2 FLOTRAN分析類型
1.2.1 層流分析
1.2.2 湍流分析
1.2.3 熱分析
1.2.4 可壓縮流動分析
1.2.5 非牛頓流動分析
1.2.6 多組份傳輸分析
1.2.7 自由表面分析
第2章 FLOTRAN分析的基本原理
2.1 FLOTRAN單元的特點
2.1.1 FLUIDl41單元
2.1.2 FLUIDl42單元
2.2 FLOTRAN單元的局限性
2.3 FLOTRAN分析步驟
2.3.1 確定問題的區域
2.3.2 確定流體的狀態
2.3.3 生成有限元網格
2.3.4 施加邊界條件
2.3.5 設置FLOTRAN分析參數
2.3.6 求解
2.3.7 檢查結果
2.4 FLOTRAN單元相關文件
2.4.1 結果文件
2.4.2 打印文件
2.4.3 殘差文件
2.4.4 重啟動文件
2.4.5 FLOTRAN重啟動分析（續算）
2.5 提高收斂性和穩定性的常用的工具
2.5.1 松弛系數
2.5.2 慣性松弛
2.5.3 修正的慣性松弛
2.5.4 人工粘性
2.5.5 速度限制
2.5.6 面積積分階次
2.6 評價FLOTRAN分析
2.7 驗證結果
第3章 FLOTRAN流體的基本屬性
3.1
展開 針對之前的一個咨詢課題，總結了一下，簡單介紹了室內空調流場分析和熱場分析的基本方法，根據CAD圖紙來建立室內的三維圖，其中考慮了室內墻的厚度，和室外玻璃，不同墻等材料，室內燈泡，電器，床，等家具家電折算為體熱源平攤到室內中，考慮太陽光的輻射作用，主要從玻璃墻處進入室內，設置為面熱源進入計算域，模型的CAD圖紙如下所示：
根據該CAD建立幾何3維幾何模型如下所示：
其中天花板進行了隱藏處理，建立中央空調入風口和出風口，玻璃窗戶，外墻，內墻等，進行網格劃分，如下所示：
室內房間主要有空氣對流傳熱，墻的導熱，和玻璃窗戶的輻射，通過數值分析，設置檢測點和觀測平面內空氣的流場分布來優化空調入風口和出風口的位置，為中央空調的布置提供部分依據，外墻，內墻，玻璃等材料的物性參數由測量所得，通過計算可以得到以下結果。
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一、概述
隨著計算科學以及數值分析方法的不斷發展，流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction）研究從 20 世紀 80 年代以來，受到了世界學術界和工業界的廣泛 關注。流固耦合問題是流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學 （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學分支，同時也是多學科或多物理場研究的一個重要分支，它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流場影響這二者相互作用的一門科學。了解流固耦合對于許多產品的設計至關重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導致產品性能被過高或過低估計。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結構變形非常小，并且可以認為結構的變形幾乎不會對流場的各項參數產生影響，或產品本身不允許在流體的作用下發生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數據，并將壓強數據傳導到固體的表面進行結構力學計算。然而，如果結構發生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結構變形，而結構變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據實際產品及作用工況進行判斷。
本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。
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一 前言
耦合場分析，也稱為多物理場分析，分析不同的物理場的相互作用以解決一個全局性的工程問題。例如，當一個場分析的輸入依賴于從另一個分析的結果，那么分析就會被耦合。耦合方式有：
1.單向耦合---前一個分析的結果作為載荷施加給下一個分析，而下一個分析的結果不會影響前一個場的分析結果；
例如，在熱應力問題中，溫度場會在結構場中引入熱應變，但是結構應變通常不會影響溫度分布
前言
CFD是工業仿真領域重要的分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域的典型場景，穩態仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于SimForge?高性能仿真云平臺的CFD穩態計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。
模擬與網格
我們采用某品牌空調室外機作為穩態分析的仿真模型
一、項目簡介
西南某水泥窯尾袋除塵器進氣形式為灰斗進氣，共2×8=16個灰斗。目前中控顯示運行阻力較高，經分析除塵器結構，問題可能出現在以下幾點：
1.來自磨機和增濕塔的煙氣匯合流入匯風箱，導致除塵器進口煙氣分布不均。
2.且來自磨機的煙氣管道與主管道成直角相貫，導致進口段阻力較高。
3.灰斗進口管道最小斷面處風速過高，導致設備阻力升高。
現通過模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問題通過添加導流及改造灰斗進氣管道的方式對設備內流場進行優化
<p class="ql-align-center"><br></p><p>1、 <strong>模擬說明及三維模型</strong></p><p>本次模擬對象為某脫硫塔頂部除霧器，由于監測點位含水量過大，對監測結果影響較大，現場提出如下解決方案：拆掉一半旋流葉片，減少離心風速，即降低旋流而上液滴量，整體風速降低也有利于液滴在重力作用下的降落，從而達到減少測點處含水量的目的。<span style=
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復雜且彎頭較多，可能造成運行阻力較大；進氣方式為灰斗進氣，且進口管道處有彎頭，可能會對袋室內煙氣流場均勻性產生不利影響；為保證設備的穩定運行，需通過CFD對袋除塵器運行狀態進行模擬
1、 項目簡介
某項目硅鐵一次袋除塵器進風形式為灰斗側進風，共有16個袋室，煙氣通過進氣斜煙道進入灰斗，輸灰進風管道為灰斗外側板斜上進風。本項目為了保證某一袋室離線清灰時，輸灰袋室內氣流能夠在灰斗內擴散，并順暢從輸灰管道排出，且輸灰袋室內濾袋表面、底部等風速合理，不會造成濾袋破損等情況產生；其余袋室內煙氣具有良好的流動狀態、其濾袋表面、袋間、底部、各袋室分風及阻力等能夠符合要求，需通過
某冷卻塔中噴淋與煙氣混合流場分析9個月前
1、 模擬對象及內容
本次模擬對象為某冷卻塔中運行時，6把噴槍噴出的冷卻水與煙氣在塔內的混合狀況，根據模擬結果對本設備進行優化改造，使得煙氣與冷卻水液滴在塔內的均勻混合，確保本冷卻塔性能。
圖1 三維模型
圖中i1~i4分別為進口變徑下方1000mm、3000mm、5000mm和7000mm處的監測面。
計算參數如下：冷卻塔進口管道風速為12.54m/s，溫度為230
某鋼廠180平脫硫除塵器流場分析9個月前
一、項目簡介
某鋼廠180平脫硫除塵器進氣形式為殼體側壁進氣，共2×5=10個灰斗，每個灰斗對應兩個袋室，共計20個袋室，每個袋室對應一個側壁進風口。由于除塵器為非連續排灰形式，因此需保證每個灰斗內累計飛灰重量達30t時，灰斗內氣流流速不宜過高，以免出現揚塵現象（若灰斗內流速過高，將會把預存在灰斗內的粉塵吹起，形成二次揚塵，該部分揚塵和隨氣流新進入灰斗的粉塵一起從新進入袋室，從而增加了袋室的進塵濃度
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><h3>本次模擬對象為垃圾焚燒SCR脫硝裝置，常見的流場問題及優化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉彎、變徑導致離心力或慣性力
該電除塵器為雙列式結構，其進口主管道相對于兩列除塵器中心偏置，導致除塵器煙氣量分配不均勻，且除塵器進口與管道彎頭直接對接，可能造成進入電場的煙氣分布不均勻，對除塵效率有不利影響。電除塵器進口分風不均會導致氣流分布不均勻，直接影響除塵效率，并可能引發一系列運行問題，具體表現如下：
一、除塵效率下降
1、局部流速過高：
部分電場區域風速過大，粉塵在電場中的停留時間縮短，荷電不充分，
