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CFD|风幕机多相流分析

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   风幕机是通过高速电机带动贯流或离心风轮产生的强大气流,以形成一面“无形门帘“的空气净化设备。

   风幕机主要安装在制冷、空调、防尘、隔热的商场、剧院、宾馆、饭店、会议厅、冷藏库、手术室及家居等门口上方,启动风幕机,能把室内外的空气隔开,起到既出入方便,又能防止室内外冷热空气交换的作用,同时,又具有防尘、防污染、防蚊蝇之功效。广泛用于电子、仪表、制药、食品、精密加工、化工、制鞋、及服务、商业等等行业。

    风幕机产生高速的气流,将室内外分成两个独立温度区域创造舒适的室内环境,保持室内空调及净化空气的效果,节省电能的同时,并令空气循环,有效隔离灰尘、烟气、臭气和昆虫等微生物。防止冷(暖)气外流,节省用电持续形成的空气门,能有效防止冷(暖)气外泄,节省用电,将室内外分成两个独立温度区域,在空调机长时间运转时,辅助循环调节温度,达到节约能源改善环境的目的。

工作原理

  • 制造气流:空气幕通常通过一个或多个风扇将空气从外壳的一侧吸入,然后通过另一侧高速吹出。这些风扇可以是离心式、轴流式或贯流式,具体取决于所需的空气流动速度和流量

  • 形成屏障:当高速流动的空气从空气幕的一侧流向另一侧时,就会形成一个无形的屏障,阻止灰尘、昆虫、异味等有害物质进入室内

  • 空气动力学原理:空气幕利用空气动力学原理,通过特制的出风口以一定的风速和角度喷出空气,这股高速气流在空间中形成了一道类似“无形门帘”的结构

空气气帘效果

  通过高速流动的空气形成一道无形的“空气墙”或“空气屏障”,以达到隔绝、控制或引导空气流动的目的。

  液体、气体形态的液体没有固定形态,因此会沿着墙面移动,或者借助周边气流移动

   通过CFD多相流原理来确定液体在气液界面形成的情况下流动的变化

为什么使用多相流模拟分析呢?

    流体分析通常假设一种流体进行,若存在多种流体,则需要分析其相互作用,此时根据是否保持流体之间的界面,又分为多相流动和混合流动(组分传输)在多相流动中,保持流体之间的界面是关键,midas NFX主要采用 level set(水平集)和VOF(Volume Of Fluid)技术来实现

   水平集技术适用于两种流体的密度差异非常大的情况,特别是,在液体和气体等密度相差超过1000倍的情况下,可以通过将密度较低的气体排出在计算之外来提高分析效率,该技术有效减少了时间资源,主要应用于常见的液体和气体的分析

   VOF技术是考虑2种流体的材料物理特性来计算界面的,适用于密度相差不大,像水油一样密度差小,甚至还要考虑气体速率的精确求解。

考虑气帘效应,需注意哪些?

  为了考虑气帘效应,稳定气流至关重要。通常在百货商店或建筑物入口处使用的基于贯流风扇的空气幕控制气流以产生强大的下降气流,该气流由动力源形成,通过混合外部和内部空气的方式进行移动

  然而,对于气帘形成液气相交界面,需要考虑两种密度相差约1000倍的流体相互作用,因此预测难度要大得多,在此过程中,需要对各种设计方案进行改变,主要流程是随着密度大的液体的运动而形成的。气体由动力源注入,但主要借助液流形成界面

 在这种情况下,气体可以起到稳定液体运动的作用。当单纯存在液体时,可能会产生Fluaction现象,导致流动不稳定,但如果被气体作用成一种涂膜,则可以诱导稳定的液体流动。利用这些特性,在设计时可以优化气帘效果。

示例

根据注入空气确认液体界面是否形成气体涂层膜

通过分析确认空气注入导致液体流量变化

根据有无气体供应,比较液体中的体积分数(Volume Fraction)时,通过气帘效应可以确认均匀的流体供应的效果,并且可以确认距离注入部分越远效果越大

体积分数判断,有无气体流入液体比较(左注入、右注入)

EL.-0.5m米断面液体Volume Fraction比较(左注入、右注入)

EL.-1.0m米断面液体Volume Fraction比较(左注入、右注入)

EL.-1.5m米断面液体Volume Fraction比较(左注入、右注入)

EL.-2.0m米断面液体Volume Fraction比较(左注入、右注入)
来源:midas机械事业部
ACT多相流船舶建筑电子制药UMNFXMIDAS电机材料控制
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首次发布时间:2025-03-09
最近编辑:16小时前
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