基于計算流體力學的風機數值模擬

俞永明

雙雙集團有限公司，浙江諸暨 311800

0 引言

隨著國民經濟的的不斷進步和發展，風機的產生在國民經濟的生產發展中起到很大的促進作用，風機將隨著時代的發展，不斷更新技術研究，從而能夠更好的適應經濟發展的需要，傳統的風機設計，人們僅靠試驗取得數據和經驗公式，試驗發現問題，改進設計。但由于試驗研究方法受到各種條件的限制，很多模擬參數的測量受到很多不良因素的影響，給測量結果帶來很大的困難，很容易降低風機數值的實用性，對風機數值測量的誤差加大。而現階段，由于科學技術的不斷發展，利用商業CFD軟件對風機的全三維流場進行模擬已越來越普遍，也就是利用計算流體力學對風機進行數值模擬的研究，給數值模擬工作帶來了很大的便利，通過對計算結果進行了分析，模擬結果有助于理解風機內部的流動規律。

1 計算流體力學的概念分析

計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）起源于20世紀60年代，當時的學科興起跟計算機的技術發展有很大關系，隨著人們對其不斷的發展和研究，計算流體力學已經被廣泛的應用，各種商品化的CFD通用性軟件開始應用這類力學研究，同時更是對很多工業領域的生產發展起到很大的作用，計算流體力學以計算機為基礎，利用數值的方法進行對流體力學各類問題的研究和模擬，主要在離散格式、湍流模型與網格生成等方面進行相對的數值試驗、計算機模擬和分析研究，利用計算流體力學研發出得CFD技術，不僅極大的克服了傳統流體力學中不完善的問題，而且還在應用領域得以全面的擴大，很多核能、化工、建筑等領域都有其力學的涉略。風機在以上領域也有其所用之處，為此，計算流體力學對風機的設計和研究也有很大的作用。

2 風機的數值模擬分析

眾所周知，風機的國民經濟發展的重要工具，其在對生產過程中發出的大量濕、熱、工業粉塵、甚至有害氣體和蒸汽都有著有效的防護和凈化處理的作用，同時還能回收再利用，有效的對資源進行合理的分配整合，其中風機在紡織業的作用較為突出，絡筒機的離心風機提供了吸紗的作用，不僅可以免去資源浪費，還能減少紡紗機的能源消耗，有效的提高紡紗質量，具有更多的促進作用。在工業發展中，風機從節能、降低噪聲污染的角度來說，尤其更大的促進作用，因此在風機的設計原理上，更多的要注重高效率，但就目前市面上的風機產品，可謂參差不齊，很多規格和品種配套性極差，為此在工業應用上也受到了很大的影響，需要對已有的風機進行改造，數字模擬其實是以電子計算機為工具，把數學模型蘊藏的定量關系展示出來，利用計算流體力學對風機的復雜流動問題的模擬計算，通過數值離散求解流體運動方程，揭示風機流體機理和流動規律，從而研制出新的風機設計，使整個產品從開發到運用都能夠達到更為經濟和省時的作用。

3 基于計算流體力學的風機數值模擬的應用

利用計算流體力學來研究風機的數值模擬，這種方法對風機的設計提供更為依據原理，對風機的不斷完善起到促進作用，其應用范圍很廣，例如：通過對地鐵專用軸流風機的設計來說，這類風機主要應用在地鐵車站和隧道區間內，因其受都流量大、壓頭高和功率大等特點的制約，試驗成為了地鐵軸流風機的設計檢驗的一般途徑，但是卻在人力物力上有極大的消耗，造成設計成本的浪費。為了克服這一弊端，采用計算流體力學的原理，對地鐵軸流風機采用進行數值模擬，主要是對地鐵軸流風機在不同轉速和安裝角度進行模擬，通過得出的最后結果進行指導設計方案，并將模擬結果與廠家的試驗數據作了對比，酌情查處風機是否有需要改動之處，從而提高風機的設計效率，具有明顯的應用價值和經濟效益。

4 結論

以上對計算流體力學的風機數值模擬的分析和研究，計算流體力學不僅是對風機的設計有很大的促進作用，更大的提高風機的設計效率，隨著科學技術的進步，其作用會越來越大，充分了的利用計算機和數值數學的結合，對流體力學的各類問題進行數值試驗、計算機模擬和分析研究，以解決實際問題。從而有助于人們對風機的構造設計進行深入了解和不斷完善，依靠合理的計算來優化風機的設計技術，計算流體力學不僅是科學技術革新的依據，更是極大滿足了國民經濟發展的需要，計算流體力學進行對風機數值模擬的技術研究，更是對設計高效率的風機具有重大意義。

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