CFD|旋转机械分析
摘要
本文以吹风机为例,通过仿真分析评估其性能、效率和安全性,利用MRF技术模拟吹风机高速旋转下的流体流动。研究发现,高转速对内部流体流动有显著影响,其中再循环区域和逆气流是性能下降的主要因素。通过动网格和一般流体流动分析,揭示了吹风机内部流动特性,包括压力分布和流速情况,为产品设计优化提供了科学依据。
正文
本文以吹风机为例
目的
通过仿真分析,评估吹风机的性能、效率和安全性,为产品设计和优化提供科学依据,
最常见的是汽车仪表板上的转速计,RPM (Revolution Per Minute)表示设备每分钟的旋转次数,在车辆运行时,通常会使用3000RPM以下的值
在日常生活及工业领域,我们也能看到相关产品,如混合物质的搅拌机,洗衣机,吹风机等
旋转速度越快,对周围流动的影响就越大,因此需要进行研究,MRF分析技术可以很好的分析此现象。
吹风机流体分析可以评价和改善吹风机在高旋转下产品性能的过程,通过分析,能以低效率产生高直线风量,通过流线分析,进行结构优化,以同样的功率产生高风速,提高了产品品质及市场竞争力
通过样品试验改善性能,需要很长时间来确定问题所在,CAE软件可以在虚拟空间内进行多种工况设计方案比选,通过可视化呈现,可高效的完成最佳的几何选择。吹风机CFD分析需注意哪些?
与汽车、洗衣机、搅拌机等大型设备不同,吹风机这种小型设备,是以高速旋转为基础进行,特别是吹风机要产生高风量,会强制产生将近10,000RPM或近20,000RPM的转速
为了了解再循环区域,逆流等对性能的影响因素,需要对内部流体流动进行分析,但从10,000RPM高旋转到时域(time domain)瞬态,是一种低效的方法,因此,将旋转部分假设为相对运动,利用移动参考系(MRF)来进行简化模拟。
本文将应用MRF对吹风机分析,目标是检查内部定位器、流道、性能下降因素、排放率等。
在18,400RPM工况下,出风量为0.01586m³/s,在发生旋转的转子周围确认了高压力分布
内部流体流动,对于旋转的流速,在共同区域呈现出直线流线,但中央部分发生的再循环区是性能下降的主要因素
压力结果(左,等值面 右,矢量)
吹风机侧面型
在8,500RPM工况下,出风量为0.01258m³/s,在流道型上段台阶部分为高压力分布。 在与外壳部相遇的出口处,可以确认气流倒流即逆气流,为典型离心风扇的特征风扇,这是性能下降的主要原因。