气流成网机流场三维仿真分析

合集下载

气流成网机纤维流通道的设计及应用: 基于 Fluent 的数值模拟

气流成网机纤维流通道的设计及应用: 基于 Fluent 的数值模拟

第30卷第2期2011年4月天津工业大学学报JOURNAL OF TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITYVol.30No.2April 2011气流成网机纤维流通道的设计及应用:基于Fluent 的数值模拟李磊1,2,杨建成1,2,蒋秀明1,2,李丹丹1,2,周择旭1,2,张青1,2,王冠珠1,2(1.天津工业大学机械电子学院,天津300160;2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300160)摘要:为了获得纤维流通道内气流的流动和压力分布规律,使用Gambit 软件对纤维流通道进行了三维建模以及网格划分;并基于Fluent 有限元仿真软件对纤维流通道内部流场进行数值模拟,得到了纤维流通道内气流的速度分布图和压力分布图;通过分析得到速度分布图和压力分布图,可以说明基于Fluent 对纤维流通道内气体流动的模拟仿真分析是可行的.关键词:气流成网机;纤维流通道;网格划分;Fluent ;数值模拟;仿真分析中图分类号:TS 173.3文献标志码:A文章编号:1671-024X (2011)02-0031-04Design and application of fiber flow tube of air-laid machine :Numerical simulating based on FluentLI Lei 1,2,YANG Jian-cheng 1,2,JIANG Xiu-ming 1,2,LI Dan-dan 1,2,ZHOU Ze-xu 1,2,ZHANG Qing 1,2,WANG Guan-zhu 1,2(1.School of Mechanical and Electronic Engineering ,Tianjin Polytechnic University ,Tianjin 300160,China ;2.Advanced Mechatronics Equipment Technology Tianjin Area Major Laboratory ,Tianjin 300160,China )Abstract :In order to obtain the law of flow and pressure distribution of air in the air duct ,firstly the three-dimensionalmodeling and meshing to the fiber flow tube are conducted by use of Gambit ;and then ,the internal flows of fiber flow tube are numerically simulated based on Fluent finite element simulation software to get the velocitygraph and pressure graph of the internal flows ;finally ,according to analysis the graphs ,it can be known thatthe numerical analysis of air flow in the fiber flow tube which based on Fluent is feasible.Key words :air-laid machine ;fiber flow tube ;meshing ;fluent ;numerical simulating ;numerical analysis收稿日期:2011-01-01基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB334711)第一作者:李磊(1984—),男,硕士研究生.通信作者:杨建成(1962—),男,博士研究生,教授,硕士生导师.E-mail :yjcg@Fluent 软件是目前处于世界领先地位的计算流体动力学(computational fluid dynamics ,CFD )软件,集三维实体造型、空气动力学计算、计算结果图形化等功能于一身,可以对复杂几何外形建立准确的三维实体模型,并对其进行空气动力学计算,得到可视化的图形结果,用来指导产品的开发和设计,是研究流体流动的理想工具[1].非织造布是纺织行业中被看好的发展方向[2],成网是非织造布生产的重要环节.因此,气流成网机的研究成为了非织造布成网设备的一个重要研究方向,其中纤维流通道的设计是整个机器设计的关键,需要进行流体力学分析[3].本文运用Fluent 软件,通过对纤维流通道的数值模拟和仿真分析,形象而直观地获得各项流动参数.1纤维流通道的工作原理为提高纤维在最终纤网中排列的杂乱度,气流成网机的纤维流通道在结构上往往采用渐扩形文丘里管.这种纤维流通道实际上是一种变截面管道,即纤维流通道中任意两个截面的截面积都不相等,且纤维天津工业大学学报第30卷流通道从入口到出口呈逐步扩大趋势,其工作原理图如图1所示.按流体力学原理,气体在常压下可视为不可压缩的[4].即:Q 1=Q 2,Q 1=S 1V 1,Q 2=S 2V 2.因为S 1约S 2,所以V 1>V 2.式中:Q 1为流入气流量(m 3/h );Q 2为流出气流量(m 3/h );S 1为截面1的面积(m 2);S 2为截面2的面积(m 2);V 1为截面1处的气流速度(m/h );V 2为截面2处的气流速度(m/h ).分散的单纤维随气流通过渐扩型文丘里管的纤维流通道,由于气流的扩散而降低了流速,纤维的头部速度减慢而尾部速度仍然很快,快速运动的尾部推动头部运动,使原来头尾按顺序排列的纤维变成了无规则的杂乱状态,同时由于吸风气流的作用,使得纤维边运动边凝聚在转动的凝棉器上形成纤网.2三维模型的建立及网格的划分纤维流通道内部流场的仿真模型相对简单,可以使用Fluent 的前处理软件Gambit 建立.首先在Gam -bit 中建立纤维流通道的三维模型,如图2所示;然后对纤维流通道的边界层进行网格划分,如图3所示;并对面网格进行划分,如图4所示.最后对其内部流场进行网格划分,网格的划分对纤维流通道的分析非常重要,若划分不好则生成的残差曲线不会收敛,得不出想要的结果.纤维流通道内部流场的网格模型如图5所示.然后检查网格质量,若网格没有较大的扭曲和变形,则说明网格质量较好.网格划分好后定义边界类型,本模型只需要定义进出口边界和壁面边界,选择面6(Face.6)作为速度入口,定义其为VE -LOCITY_INLET ,命名为in.选择面3(Face.3)作为自由出流口,定义其为OUTFLOW ,命名为out.将其余的面定义为壁面(WALL ),命名为bimian [5].3Fluent 求解计算及仿真分析3.1Fluent 求解计算将该划好网格的模型导入Fluent 进行仿真分析,采用有限体积法对纤维流通道内部流场进行数值模图1纤维流通道工作原理图Fig.1Air-laid fiber flow tube图3纤维流通道的边界层网格划分图Fig.3Boundary meshing diagram of fiber flow tube图4纤维流通道面网格划分图Fig.4Face meshing diagram of fiber flow tube纤维流通道尘笼S 1S 2V 1Q 1V 2Q2图2纤维流通道的三维模型图Fig.2Three-dimensional model diagram of fiber flowtube32——第2期拟[6].湍流模型采用标准k-ε二方程模型.给入口一个初始速度21.7m/s (所选风机风量为1131~2356m 3/h ,本文选择1875m 3/h.纤维流通道的入口面积为0.024m 3,因此,纤维流通道入口风速为1875÷0.024÷3600=21.7m/s ),纤维流通道内壁定义为WALL 类型,采用无滑移边界条件;流体介质为空气,常温下密度为1.225kg/m 3,运动黏度为1.7894×10-5[5,7].所有参数设置完毕后,对流场进行初始化,初始化流场后进行迭代计算.模型中各参数收敛较快,在计算到第351步后曲线即达到了收敛,得到的残差曲线图如图6所示.3.2Fluent 仿真分析曲线收敛说明模型可解,然后对模型进行内部气流速度模拟仿真.分别得到压力云图和轴向压力散点图,如图7、图8所示.根据压力云图和轴向压力散点图可以得知,在纤维流通道入风口处纤维流通道受到的压力达到最大3050Pa ,而靠近纤维流通道壁面处的压力处于下降趋势,随着纤维流通道横截面积的增加,靠近壁面处的压力几乎保持不变,到出风口位置处的压力也是保持稳定不变的.再对模型进行纤维流通道内部速度模拟仿真,分别得到速度云图和轴向速度散点图,如图9、图10所示.根据速度云图和轴向速度散点图可以得知,在纤维流通道入风口处气流的速度达到最大21.7m/s ,而图6残差曲线图Fig.6Residual curves图7压力云图Fig.7Pressure cloud map图8轴向压力散点图Fig.8Axial pressure curve图5纤维流通道的体网格划分图Fig.5Body meshing diagram of fiber flowtube3.05e-022.88e-022.71e-022.54e-022.37e-022.19e-022.02e-021.85e-021.68e-021.51e-021.34e-021.16e-029.92e-038.20e-036.48e-034.76e-033.04e-031.32e-03-3.94e-04-2.11e-03-3.83e-03XYZ3.50e+033.00e+032.50e+032.00e+031.50e+031.00e+025.00e+020.00e+00-5.00e-020.650.700.750.850.950.800.90位置/m壁面入风口出风口2.17e+012.06e+011.95e+011.84e+011.73e+011.63e+011.52e+011.41e+011.30e+011.19e+011.08e+019.75e+008.67e+007.59e+006.50e+005.42e+004.33e+003.25e+002.17e+001.08e+000.00e+00图9速度云图Fig.9Velocity cloud map501002003004001502501e+051e+041e+031e+021e+011e+001e-011e-021e-031e-041e-05迭代次数350李磊,等:气流成网机纤维流通道的设计及应用:基于Fluent 的数值模拟k 曲线x 速度曲线z 速度曲线ε曲线y 速度曲线连续曲线33——天津工业大学学报第30卷贴近纤维流通道壁面处气流的速度可以视为0.也就是说,壁面对气流没有产生影响.随着纤维流通道截面积的增加,气流的速度也慢慢降低,在纤维流通道出风口,速度达到最低.将仿真结果与实验结果相比较,如表1所示.由表1可以看出,仿真结果与实验结果相差不大,说明仿真结果有效.4结论(1)通过分析速度云图和压力云图可知,速度逐渐减弱,压力呈逐渐扩散趋势.因此纤维流通道采用渐扩型文丘里管结构符合气流扩散的规律,适于尘笼均匀的集棉.(2)以流体力学理论作为指导,用Fluent 有限元仿真软件对纤维流通道内气体的流动进行仿真,通过分析仿真结果,并与实验结果相比较可知,仿真结果与实验结果相差无几,说明仿真结果有效.参考文献:[1]袁东栩.基于FLUENT 的喷气织机主喷嘴气流场分析[J].苏州大学学报:工科版,2007,27(2):14-17.[2]徐正宁.非织造布产业现状及发展趋势[J].苏州大学学报:工科版,2003,23(3):100-108.[3]孙德志.基于FLUENT 的不同喷嘴轮廓线形对流出系数影响分析[J].计量技术,2007,12(2):3-6.[4]赵帆.短纤维气流成网工艺概述[J].非织造布,1999,13(2):15-18.[5]NIJEMEISLAND M ,DIXON A G.CFD study of fluid flow and wall heat transfer in a fixed bed of spheres[J].AICHE Journal ,2004,50(5):906-921.[6]王福军.计算流体动力学分析-CFD 软件原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004.[7]朱红钧,林元华,谢汉龙.Fluent 流体分析及仿真实用教程[M].北京:人民邮电出版社,2010.表1仿真结果与理论计算对比表Tab.1Simulation results compared with theory结果入口面积/m 2出口面积/m 2入口压力/Pa 出口压力/Pa 入口速度/(m ·s -1)出口速度/(m ·s -1)实验结果0.0240.243500136921.7 5.97仿真结果0.0240.243500150021.76.50图10轴向速度散点图Fig.10Axial velocity curve0.650.700.750.850.950.800.902.25e+022.00e+021.75e+021.50e+021.25e+021.00e+027.50e+015.00e+012.50e+010.00e+01-2.50e-00位置/m壁面入风口出风口·科研鉴定·“医用和多功能防护纺织品的研究”项目通过天津市科委验收由我校纺织学院郭兴峰教授主持的天津市应用基础研究计划项目“医用和多功能防护纺织品的研究”于2010年7月21日通过天津市科委组织的专家验收.该项目采用磁控溅射技术,实现了钛金属化涤纶、丙纶和锦纶织物的制备及钛金属化的丙纶、涤纶纱连续制备,钛金属膜在织物表面和纱线表面分布均匀,镀膜与纤维的结合牢固.该项目采用马丁代尔法摩擦织物,在下光源条件下采集镀膜织物图像,根据相对亮度的变化评判镀膜的磨损情况,从而将镀膜的磨损由定性评价上升到定量评价.同时,该项目通过采用高分子聚酯增塑剂与小分子增塑剂共混的方法,显著提高了膜材的耐热性能,有效解决了因增塑剂迁移而导致的膜材使用性能降低的问题;并研究了各种工艺因素对PVC 膜材性能的影响关系,优化了PVC 膜材的生产工艺和配方,获得了具有优良机械性能的PVC 膜材;开发了一种用于PVC 膜材的表面处理剂及其制备工艺,该表面处理剂在PVC 膜材表面构筑出具有微粗糙结构的疏水性面层,赋予PVC 膜材良好的耐侯性和自清洁功能,为高性能PVC 膜材的开发奠定了基础.(科技处郭建辉)34——。

CFD气流模拟仿真的基本步骤及网格的作用

CFD气流模拟仿真的基本步骤及网格的作用

模拟仿真的基本步骤及网格的作用一、基本步骤对物理环境和物理场景的模拟的基本步骤是一致的,大致分成如下四个过程:3D模型的输入和物理设定网格剖分求解数据分析和可视化这四个步骤,使用计算机的视角来观察世界的一个模式。

下面我们分别在阐述这四个步骤的作用。

二、具体步骤阐述(1)3D模型的输入和物理设定例如,我们要模拟一辆汽车在道路上以140公里每小时的速度行驶,这辆汽车所收到空气的阻力。

那么,第一步,我们需要将汽车结构的数据输入到电脑。

这个汽车结构的数据就是我们通常所说的3D模型。

同时,我们还需要给这个汽车一个形式的空间。

通常,由于模拟数据是和风洞试验对比的,我们仍然称这个空间为风洞,只是为了区分,我们称之为数值风洞。

因为它是虚拟的。

风洞的形状通常会是一个方形的。

这样就准备好了我们需要的在结构上的数据。

但是如何和实际的汽车行驶对应起来呢?我们还需要告诉计算机哪个模型是汽车,哪个模型是风洞,他们对应现实中的什么物理特性?例如汽车的轮子是旋转的,汽车的表面会阻碍风的流动等等。

这个步骤称为物理设定。

(2)网格剖分刚才我们已经在计算机里输入了3D模型,并且做了物理属性的设定。

实际上在风洞内包含了风洞的墙,汽车的表面,还有空气。

这些物质的运动是我们需要模拟的。

为了模拟出这些物质的运动,我们需要把这个空间拆分成数千万的小多面体。

每个多面体对应这些物质的一部分,然后进行计算。

将这个空间拆分成数千万小多面体并与物质对应起来的过程,称为网格剖分。

而剖分出来的表征空间和物质的千万个小多面体整体称为网格。

(3)求解有了3D模型,有了物理特性,有了网格剖分,我们就可以建立数学模型实际上是一个方程,进行求解。

这个过程,我们也称为求解。

求解之后,我们就可以获得这个方程的一个解。

这个解,我们可以理解成一个通俗的说法,就是答案。

因为我们希望通过计算的计算来得到汽车在公路上行驶的时候,它的气流分布的答案。

(4)数据分析与可视化经过求解之后,我们获得的答案是一堆数据。

流体力学实验装置的流场模拟与分析方法

流体力学实验装置的流场模拟与分析方法

流体力学实验装置的流场模拟与分析方法流体力学实验是研究流体运动规律和性质的重要手段,而流场模拟与分析则是实验过程中至关重要的环节。

本文将就流体力学实验装置的流场模拟与分析方法进行探讨,以帮助读者更好地理解和应用相关技术。

一、数值模拟方法在流体力学实验中,数值模拟是一种常用的流场分析方法。

通过数值模拟,可以建立数学模型,利用计算机对流体的流动状态进行仿真,从而实现对流场的模拟和分析。

1.1 流场建模在进行流体力学实验时,首先需要对流场进行建模。

建模的过程是将实际流场问题抽象为数学模型,确定流场的边界条件和初始条件,以便进行数值求解。

常用的流场建模方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。

1.2 数值求解建立了数学模型之后,接下来是选择适当的数值方法进行求解。

常用的数值求解方法包括迭代法、差分法、有限元法等。

通过数值求解,可以得到流场的速度场、压力场等重要参数,进而进行流场的分析与研究。

1.3 后处理与分析完成数值模拟后,需要对求解结果进行后处理与分析。

后处理是指对数值计算结果进行处理,得到更直观、更容易理解的信息,如绘制流线图、压力分布图等。

通过后处理与分析,可以更全面地了解流场的性质与规律。

二、实验方法除了数值模拟外,实验方法也是流体力学实验装置流场模拟与分析的重要手段。

实验方法可以通过实际实验获得流场的实时数据,与数值模拟相结合,更全面地研究流体流动过程。

2.1 流场测量在流体力学实验中,流场测量是一种常用的实验方法。

通过使用流场测量仪器,如PIV(粒子图像测速仪)、LDA(激光多普勒测速仪)等,可以实时测量和记录流场的速度、压力等参数,为后续的分析提供数据支持。

2.2 数据分析与比对获得了流场实验数据后,需要进行数据分析与比对。

通过对实验数据进行处理和分析,与数值模拟结果进行比对,可以验证数值模拟的准确性,并发现其中的误差和不足之处,有助于进一步优化模拟方法。

2.3 实验验证与仿真实验验证与仿真是流体力学实验装置流场模拟的重要环节。

Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例

Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例

【原创】Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例(入门级,CFD高手莫入) 三维, Ansys, CFD, Flotran, 流场三维, Ansys, CFD, Flotran, 流场1、打开Main menu下的Preference对话框,进行如图所示的设置(设置的目的是让后面只显示与Flotran有关的菜单和命令,使得工作更方便):317552-Preference-embed.jpg (57.63 KB)1评分次数nwpuyl收藏分享评分回复引用订阅报告道具TO Pzhjberry初级会员帖子67 积分5 仿真币-2 阅读权限20发表于2004-9-2 14:28 | 只看该作者回复:【原创】Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例2、建模。

使用第三方CAD软件(如本例)或用Ansys自带的前处理器生成如图所示的几何模型。

方形盒子表示要求解的流场域,机翼有一定后掠角。

本例近似模拟风洞中的吹风模型。

317556-geomodel-embed.jpg (42.43 KB)回复引用报告道具 TOPzhjberry初级会员发表于2004-9-2 14:30 | 只看该作者回复:【原创】Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例3、选择单元类型,如下图所示:317559-element-embed.jpg (74.12 KB)帖子67 积分5仿真币-2阅读权限20回复 引用报告道具 TOPzhjberry初级会员帖子67 积分5发表于 2004-9-3 08:30 | 只看该作者回复: 【原创】Ansys Flotran 做的一个三维流场分析实例4、划分网格。

首先进行网格设置,如下图所示。

318022-setmesh-embed.jpg (111.43 KB)仿真币-2阅读权限2回复引用报告道具 TOPzhjberry发表于2004-9-3 08:31 | 只看该作者回复:【原创】Ansys Flotran做的一个三维流场分析实例设置完成以后,单击Mesh按钮,选择实体准备网格划分。

气流辅助防飘移流场三维数值模拟

气流辅助防飘移流场三维数值模拟
+ 1 2 中图分类号: S1
文献标识码: A
003-1 88 X ( 2 01 2) 09 -0044 -05 文章编号: 1
0
引言
农药在喷施过程中的雾滴飘移是 造成环境污染 �
素对雾滴飘失的影响 ; 研究气流辅助下农药雾滴飘移 机理, 为风幕式喷雾机控制雾滴飘移的喷雾部件的设 计提供理论依据, 同时对 提高农药的施药 效果, 减少 农药飘失, 保护环境都具有重要的现实意义�
2012 年 9 月
农 机化 研 究
第 9期
气流 辅 助 防 飘 移 流场 三 维 数 值 模 拟

1 1 1 祥 , 杨学 军 , 严 荷荣 , 张 1 2 铁 ,燕 明 德 , 王

1
( 1 . 中 国 农 业 机械 化 科 学研 究 院 , 北 京 点 实 验 室, 江 苏 镇 江 摘 212013 ) -
[1-3 ]
滴运动轨迹 � 离散相雾滴在连续相空气中运动时, 影 响其加速度变化的 主要原因 是雾滴和 空气之间 的相 对速度 , 在笛卡 尔坐标系中 , 考虑空气 阻力 � 浮力 � 雾 [9- 10 ] � 滴自身的重力及相关作用力 1 . 1 连续相控制方程

风幕式喷雾机, 即在喷雾机上增加风机和风幕产 生辅助气流, 是一种比较成熟的风助式喷 雾技术� 其
� 2 � � � � � 1 3 b 2
2 + ) ( ) 3 � � 算, 则 ( ) ( � )� + = + � � � � �

� � � � �
标准 - 方程 对其湍动 能量和扩 散速率进 行计
[(
) ] ) ]
+ S
+ ( 4) + ( 5)

三维流体仿真原理

三维流体仿真原理

三维流体仿真原理三维流体仿真是一种基于计算机模型和数值计算方法的流体力学仿真技术,它可以模拟和分析液体或气体在三维空间中的流动行为。

在工程设计、科学研究和虚拟现实等领域有着广泛的应用。

三维流体仿真的原理主要包括数值离散化、物理模型和数值计算方法。

数值离散化是将流体领域划分为无数个小的离散单元,通过对每个离散单元进行数值计算,来模拟整个流体领域的流动行为。

常用的离散单元包括体素、网格和粒子等。

体素是将空间划分为小立方体,网格是将空间划分为小正方形或小正方体,粒子则是将流体看作由无数个微小粒子组成的集合。

离散化可以有效地将连续性的流体问题转化为离散的数值计算问题。

物理模型是对流体的物理行为进行描述和建模。

流体力学中常用的物理模型包括流体的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程等。

质量守恒方程描述了流体的质量在空间中的变化;动量守恒方程描述了流体的动量在空间中的变化;能量守恒方程描述了流体的能量在空间中的变化。

这些方程可以通过数学方法进行离散化和求解,得到流体在不同时间和空间点上的状态。

数值计算方法是解决离散化后的数值计算问题的方法。

常用的数值计算方法包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。

有限差分法是将偏导数用差分近似表示,将微分方程转化为代数方程进行求解;有限体积法是通过对流体领域进行积分,将微分方程转化为代数方程进行求解;有限元法则是将流体领域划分为小的单元,建立局部方程,并通过组装得到整个流体领域的方程进行求解。

这些数值计算方法可以根据具体问题的特点选择合适的方法进行求解。

三维流体仿真的应用范围广泛。

在工程设计中,可以通过三维流体仿真来模拟飞机、汽车和船舶等交通工具的空气动力学和水动力学性能,以优化设计和提高性能。

在科学研究中,可以通过三维流体仿真来研究气候变化、海洋循环和地下水流动等复杂的自然现象。

在虚拟现实中,可以通过三维流体仿真来创建逼真的水体、火焰和烟雾等效果,提升虚拟场景的真实感和沉浸感。

流体流动中的三维射流模拟

流体流动中的三维射流模拟

流体流动中的三维射流模拟摘要流体力学是一门研究流体运动规律的科学,广泛应用于各个领域,如汽车工业、航空航天、海洋工程等。

其中,射流模拟是流体力学中的一个重要研究方向。

本文主要介绍了流体流动中的三维射流模拟的原理、方法和应用。

引言射流是指某一流体通过出口处流出时,流速较高、流动方向较集中的现象。

在工程领域中,射流模拟是一项十分重要的研究内容。

通过对射流的模拟,可以更好地理解和预测流体运动及其对周围环境的影响。

三维射流模拟原理三维射流模拟是指在三维坐标系下对射流运动进行数值模拟和预测。

其原理基于流体力学的基本方程和离散化方法,通常采用计算流体力学(CFD)方法进行模拟。

CFD方法主要基于三个基本假设:连续介质假设、雷诺平均和湍流模型。

首先,连续介质假设认为流体是连续分布的,并可以用连续介质力学进行描述。

其次,雷诺平均假设认为流体的宏观运动可以用平均值描述,忽略了微观细节。

最后,湍流模型用于描述流体中的湍流现象,通常采用雷诺平均应力方程进行模拟。

三维射流模拟的基本步骤包括几何建模、离散化和求解、后处理等。

几何建模是指将实际流动的几何形状转换为计算机能够处理的几何模型的过程。

离散化和求解是将流体区域分割为网格,并对区域内的各个物理量进行离散化处理,然后使用数值方法求解离散方程。

后处理是对求解结果进行分析和解释的过程。

三维射流模拟方法在三维射流模拟中,常用的方法包括有限体积法、有限差分法和有限元法。

有限体积法通过将流动区域划分为有限体积单元,然后对每个单元进行质量、能量和动量守恒方程的求解。

有限差分法将流动区域离散为网格点,通过有限差分近似导数,然后将方程进行离散化求解。

有限元法将流动区域分割为离散的单元,通过对流体流动方程进行加权残差积分,得到离散方程组。

不同的方法具有各自的优缺点和适用范围。

有限体积法适用于处理不规则几何形状和复杂边界条件的问题,有限差分法适用于规则几何形状和简单边界条件的问题,有限元法适用于对流体运动较为精确描述的问题。

风力发电机三维流场数值仿真

风力发电机三维流场数值仿真
第3 1 卷 第1 期
文章编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1 — Biblioteka 1 3 2 — 0 4 计


仿

2 0 1 4 年1 月
风 力发 电机 三维 流 场 数 值 仿 真
张耀 华 , 唐 胜利 , 李 隆键
( 重庆大学动力工程学院 , 重庆 4 0 0 0 3 0 ) 摘要 : 大尺度风轮在 自然条件下 叶片周 围流场复杂 , 对于气动性能影 响很大 , 采 用主流方法 B E M理论 在失速偏航 时计算 误
差较大。为解决上述问题 , 采用C F D软件提供的方法计算 不同风速 、 叶轮转速 以及桨距角 对于流 场绕流 的影 响 , 在计算 功 率与设计功率很好符合的基础上 , 详细分析桨 叶附面层流动分离 现象 , 并 比较 了不同攻角下翼 型绕流对 叶片载荷影 响。结 果提出优化方案 : 不超过运行风速时 , 流动分离仅发生在根部附近 , 叶片表面具有 良 好 的绕流特性 ; 超过 运行风速 时, 可通过 变桨调节避免失速 , 降低叶片载荷强度 。计算结果能够为掌握风力机的能量吸收规律 、 提高叶片气动性能提供 支持。
关键词 : 风力机 ; 三维流场 ; 气 动性能 ; 数值仿真
中图 分 类 号 : T M7 4 3 文献标识码 : B
Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o f Th r e e — — Di me n s i o n a l F l o w F i e l d f o r Wi n d Tu r b i n e
ABS TRACT: I n t h e p a p e r ,a n u me r i c a l s i mu l a t i o n me t h o d wa s a d o p t e d f o r t h e l f o w n u me r i c l a s i mu l a t i o n o f wi n d t u r -

气流仿真实验报告(3篇)

气流仿真实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解气流仿真实验的基本原理和方法;2. 掌握气流仿真软件的使用方法;3. 通过仿真实验,分析气流在不同条件下的变化规律;4. 提高对气流现象的理解和应用能力。

二、实验原理气流仿真实验是利用计算机模拟流体运动的方法,通过数值模拟技术对气流进行计算和分析。

实验中,通常采用有限差分法、有限体积法等数值方法对控制方程进行离散化,然后通过迭代求解得到流场分布。

三、实验设备1. 电脑:用于运行气流仿真软件;2. 气流仿真软件:如FLUENT、ANSYS CFX等;3. 辅助设备:打印机、U盘等。

四、实验步骤1. 准备实验数据:确定实验区域、边界条件、初始条件等;2. 建立模型:在气流仿真软件中建立实验模型,包括几何模型、网格划分等;3. 设置参数:设置流体的物理参数、边界条件、初始条件等;4. 运行仿真:启动仿真软件,进行计算;5. 分析结果:观察流场分布、速度分布、压力分布等,分析气流变化规律;6. 撰写实验报告。

五、实验结果与分析1. 实验结果(1)流场分布:通过仿真实验,得到实验区域的流场分布图,观察气流在各个区域的流动情况;(2)速度分布:分析气流在各个区域的流速变化,了解气流速度分布规律;(3)压力分布:分析气流在各个区域的压力变化,了解气流压力分布规律。

2. 结果分析(1)流场分布:从仿真实验结果可以看出,气流在实验区域内的流动较为平稳,无明显涡流产生;(2)速度分布:气流在实验区域内的速度分布较为均匀,流速最大值出现在实验区域的入口处,随着距离入口的距离增加,流速逐渐减小;(3)压力分布:气流在实验区域内的压力分布较为均匀,压力最大值出现在实验区域的入口处,随着距离入口的距离增加,压力逐渐减小。

六、实验结论1. 通过气流仿真实验,验证了仿真软件在气流模拟方面的可靠性;2. 分析了气流在不同条件下的变化规律,为实际工程应用提供了理论依据;3. 培养了学生对气流现象的理解和应用能力。

三维CHN-T1-wing机翼 流场数值模拟

三维CHN-T1-wing机翼 流场数值模拟

课程设计报告题目三维CHN-T1-wing机翼流场数值模拟课程名称《空气动力学与 CFD 课设计》学院(部)飞行器学院专业班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间:2020年12月7日至2020年12月18日目录1 引言 (1)1.1 CFD简介 (1)1.2 课程设计内容简介 (1)2 三维机翼流场数值模拟 (2)2.1模型 (2)2.1.1模型图片 (2)2.1.2模型简介 (2)2.2流场网格划分 (3)3 数值模拟结果及分析 (4)3.1 计算结果展示 (4)4 总结 (25)1 引言为期两周的CFD课程设计现在结束了,两周的时间内,在老师的带领下,我们以CHN-T1-wing模型为基本,通过对模型的处理以及计算,对ANSYS ICEM CFD,ANSYS fluent,tecplot等软件进行了简单的学习,对这些软件有了大致的了解。

对一些简单的模型可以用ANSYS ICEM CFD画网格,再用ANSYS fluent 分析和计算各个迎角下的不同数据,最后用tecplot进行分析算出数据的流场图等,这个报告的主要内容便是对这两周的学习进行一个总结。

1.1 CFD简介CFD是计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)软件的简称,是专门用来进行流场分析、流场计算、流场预测的软件。

通过CFD软件,可以分析并且显示发生在流场中的现象,在比较短的时间内,能预测性能,并通过改变各种参数,达到最佳设计效果。

CFD的数值模拟,能使我们更加深刻地理解问题产生的机理,为实验提供指导,节省实验所需的人力、物力和时间,并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用。

随着计算机硬件和软件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟,出现了基于现有流动理论的商用CFD软件。

商用CFD软件使许多不擅长CFD的其它专业研究人员能够轻松地进行流动数值计算,从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来,以更多的精力投入到考虑所算的流动问题的物理本质,问题的提法、边界(初值)条件和计算结果的合理解释等重要方面,这样最佳地发挥了商用CFD软件开发人员和其它专业研究人员各自的智力优势,为解决实际工程问题开辟了道路。

风电场并网系统模型建立与仿真分析

风电场并网系统模型建立与仿真分析

风电场并网系统模型建立与仿真分析随着环境保护意识的增强和可再生能源的发展,风电场作为清洁能源的代表之一,在全球范围内得到了广泛的应用和推广。

风电场并网系统的建立和优化对于提高电网的稳定性和可靠性具有重要意义。

本文将从模型建立与仿真分析的角度出发,探讨风电场并网系统的相关内容。

一、风电场特点分析风电场具有不稳定性和间歇性的特点,受风速、风向等外部环境因素的影响较大。

因此,建立准确的风电场模型对于系统的稳定运行至关重要。

二、风电场模型建立1. 风机模型:风机是风电场的核心组成部分,其动态特性直接影响到系统的运行效果。

常用的风机模型包括理想风机模型、双馈感应发电机模型等。

2. 风电场电气模型:风电场的电气模型主要包括发电机、变流器、变压器、电缆等组成部分。

其中,变流器模型的建立尤为关键,它将风机产生的交流电转换为直流电并与电网进行连接。

3. 电网模型:电网模型考虑了电网的拓扑结构、参数以及负荷特性等因素,是风电场并网系统模型中不可或缺的一部分。

三、风电场并网系统仿真分析1. 系统稳定性分析:通过仿真分析风电场并网系统的稳定性,包括电压稳定性、频率稳定性等方面,评估系统在不同工况下的运行性能。

2. 响应特性分析:研究风电场对于电网故障的响应特性,包括过电压、过流等现象,并针对性地优化系统控制策略。

3. 接口协调分析:分析风电场与电网之间的接口协调问题,包括功率控制、电压控制等方面,确保系统的安全稳定运行。

四、结论与展望通过模型建立与仿真分析,可以更加全面地了解风电场并网系统的运行特性,为系统的设计优化和控制策略提供重要参考。

未来,随着风电技术的进一步发展和完善,风电场并网系统模型建立与仿真分析将会更加精准和可靠,为清洁能源的推广和应用提供更加坚实的技术支持。

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算近年来,紧凑型高压异步电机在工业生产中得到了广泛应用。

为了确保电机的安全运行和性能稳定,对其三维流体场分析和温度场进行仿真计算是非常重要的。

本文将对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析和温度场仿真计算进行详细阐述。

首先,我们需要了解紧凑型高压异步电机的结构和工作原理。

紧凑型高压异步电机由定子和转子两部分组成。

定子是由线圈绕制而成的,线圈之间通过绝缘层隔开。

转子是由永磁体和铁芯构成的。

当电机通电时,定子产生的磁场会与转子上的永磁体产生相互作用,从而产生转矩输出。

接下来,我们需要进行三维流体场分析。

由于紧凑型高压异步电机内部空间狭小,气流的流动受到限制,因此三维流体场分析非常重要。

我们可以使用计算流体力学(CFD)软件对电机内部流动情况进行模拟和分析。

首先,我们需要建立电机的几何模型,并指定流体和边界条件。

然后,通过求解流体的连续性方程、动量方程和能量方程,可以得到电机内部的气流分布情况。

通过分析气流速度、压力和流动方向等参数,我们可以评估电机内部的流动状况,进而优化设计和改进。

同时,我们还需要进行温度场的仿真计算。

在电机运行过程中,由于电流的通过和线圈的电阻,会产生大量的热量。

这些热量需要通过散热方式来保持电机的温度在安全范围内。

为了评估电机的散热性能,我们可以通过仿真计算得到电机内部的温度分布情况。

我们可以将电机的材料属性、电流大小、环境温度等参数输入到热传导方程中,通过求解得到电机内部各个位置的温度分布情况。

通过分析温度变化趋势和热量传递路径,我们可以判断电机的散热情况是否合理,进而优化电机结构和散热设计。

综上所述,对紧凑型高压异步电机进行三维流体场分析和温度场仿真计算是非常重要的。

通过这些分析和计算,我们可以评估电机的性能和散热情况,进而优化设计和改进,确保电机的安全运行和性能稳定。

希望本文对读者对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析和温度场仿真计算有所帮助。

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析

建筑物气流分布的数学建模及流体动力学仿真分析随着现代社会的发展,建筑物的设计不再仅仅追求美观和实用性,也越来越注重建筑环境的舒适性。

在建筑物内部,气流的分布对环境的舒适程度起着重要作用。

因此,对建筑物内部气流的分布进行数学建模和流体动力学仿真分析,对于提高建筑物的舒适度具有重要意义。

1. 建筑物气流分布的数学建模建筑物内部的气流会受到建筑结构、温度差异和自然风等因素的影响。

为了准确描述建筑物内部的气流分布,可以利用Navier-Stokes方程来进行数学建模。

该方程描述了流体的运动,包括速度、压力和密度等参数的变化。

在建筑物的数学建模中,需要考虑以下几个主要因素:a) 建筑结构:建筑物的形状、布局和通风系统等结构特征对气流分布具有重要影响。

因此,在数学建模中,需要将建筑物的结构参数纳入考虑范围,并将其作为边界条件进行设置。

b) 温度差异:建筑物内部不同位置的温度差异会导致气流的形成和流动。

因此,在建筑物的数学建模中,需要考虑建筑物内部的温度分布,并将其作为初始条件进行设置。

c) 自然风:自然风是指建筑物外部的风场。

它对建筑物内部气流分布的影响与建筑物的外形和周围环境有关。

因此,在数学建模中,需要考虑自然风的速度和方向,并将其作为外部条件进行设置。

2. 流体动力学仿真分析数学建模是对建筑物内气流分布的理论描述,而流体动力学仿真分析则是通过数值计算对建筑物的气流分布进行模拟。

在流体动力学仿真分析中,可以利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法来进行数值模拟。

通过CFD方法,可以将Navier-Stokes方程离散化,并利用数值方法求解。

通过对流体的运动进行数值计算,可以得到建筑物内不同位置的气流速度、压力和温度分布等信息。

流体动力学仿真分析可以帮助我们更好地理解建筑物内气流的分布规律,并提供一些优化建议,以改善建筑物内部的舒适性。

例如,可以通过改变建筑物的结构参数和通风系统的设置来改善气流分布,提高建筑物内的空气质量。

飞行动力学三维数值模拟方法

飞行动力学三维数值模拟方法

飞行动力学三维数值模拟方法飞行动力学是研究飞机飞行状态及其受力情况的学科,其主要任务是分析飞机在大气中受到的各种力的作用,以及飞机如何受力而产生相应的运动。

针对这一领域,三维数值模拟方法得到了广泛应用。

本文将介绍飞行动力学三维数值模拟方法及其应用。

飞行动力学的数值模拟旨在通过计算机模拟飞机在各种复杂的气动条件下的飞行状态和受力情况。

这种方法可以大大减少实验成本,提高分析精度,为生产和研发提供便利。

三维数值模拟方法主要包括离散法、控制体积法和有限元法等。

下面将逐一介绍这些方法及其特点。

离散法是一种常用的数值模拟方法,它将流体领域离散化成有限的小单元,通过数值方法求解流体动力学方程。

在飞行动力学中,离散法常用的技术包括有限差分法和有限体积法等。

有限差分法将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组,然后通过迭代的方式求解。

有限体积法则是通过将流体领域划分为离散的控制体积,对体积内的流体性质进行积分,从而得出离散的守恒方程。

离散法具有模拟复杂流体场的能力,但计算量较大,需要高性能计算机的支持。

控制体积法是一种以控制体积为基础的数值模拟方法,常用于流体动力学的计算。

在三维数值模拟中,控制体积法将流体领域划分为离散的控制体积,并通过对控制体积边界的通量积分,对流体动力学方程进行求解。

控制体积法不仅适用于不可压缩流体,而且对于可压缩流体也有很好的适应性。

该方法具有高精度、高效率和易于并行计算等优点,广泛应用于飞行器的气动分析和流固耦合问题。

有限元方法是一种常用的数值模拟方法,它通过将物体划分为有限的小单元,建立物体内部的变量分布方程,并在每个单元上进行数值插值,从而得到整个物体的数值解。

在飞行动力学中,有限元方法适用于解决结构分析和振动问题。

该方法在航空工程领域的应用非常广泛,可以用于优化设计、疲劳分析、气弹性分析等方面。

除了上述基本的数值模拟方法外,还有其他一些衍生的方法可供选择,如面元法、边界元法、质点法等。

城市道路交叉口气流运动的三维数值模拟

城市道路交叉口气流运动的三维数值模拟

城市道路交叉口气流运动的三维数值模拟
采用数值模拟的方法,探究了城市道路交叉口内的气流运动规律.基于德国汉堡大学风洞试验中的交叉口物理模型,采用耦合湍流模型的N-S方程,数值求解了交叉口处的三维气流场.数值模拟结果与风洞实验结果基本符合,达到了相互印*的效果.数值模拟结果表明:对于有纵向偏移(偏移量等于建筑物高度)的道路交叉口,在与来流风向垂直的纵向街道的水平面上形成三个旋涡;在远离交叉口中心并与来流风向垂直的交叉口街道峡谷内垂直面上形成一个顺时针旋涡;由于存在建筑物偏移,交叉口处的空气交换表现为来流从左方和上方街道导入,而从右方和下方街道导出,该空气交换特征与对称交叉口的空气交换规律截然不同.。

流场的仿真计算

流场的仿真计算

流场的仿真计算
流场的仿真计算是一种利用计算机模拟流体运动的技术。

它可以通过对流体力学方程组的求解,得到流场中各个位置的流速、压力、密度等参数分布情况。

在流体力学领域,流场仿真计算有着广泛的应用,例如在航空、汽车、建筑、海洋工程等领域中,可以用来分析流体在复杂环境下的运动规律,优化设计方案,提高效率和安全性。

流场的仿真计算需要基于数值计算方法进行求解,其中包括有限体积法、有限元法、边界元法等。

这些方法通过离散化流体力学方程组,将连续的流场问题转化为离散的计算问题,然后通过计算机程序进行求解。

在计算流场时,还需要考虑流体的物理性质,如流体的黏度、密度、温度等,以及边界条件和初始条件的设定。

流场的仿真计算在工程领域中的应用越来越广泛,例如在汽车和飞机的设计中,可以通过仿真计算来优化车身和机翼的形状,提高气动性能;在建筑和城市规划中,可以利用仿真计算来评估气流对建筑物的影响,设计出更加舒适和安全的城市环境。

同时,流场的仿真计算也为科学研究提供了强有力的工具,例如在天气预测、地质勘探、环境保护等领域中,都有广泛的应用。

- 1 -。

3D数值模拟流体力学技术在风力发电中的应用研究

3D数值模拟流体力学技术在风力发电中的应用研究

3D数值模拟流体力学技术在风力发电中的应用研究随着全球对可再生能源的需求日益增长,风力发电作为其中最重要的一个能源之一,正受到越来越多的关注。

虽然风能资源的分布不均,但由于风能资源巨大和开发潜力巨大,风电已成为全球最重要的可再生能源之一。

为了提高风电机的效率和安全性,3D数值模拟流体力学技术已经成为了风力发电的重要研究方向。

1. 3D数值模拟流体力学技术的基本原理3D数值模拟流体力学技术是一种流体力学的数值模拟方法,其能够通过计算机进行复杂的流体力学分析和预测。

3D指的是三维空间,模拟的流体力学问题包括湍流、边界层、涡旋、压力和速度等等。

数值模拟是指通过离散化计算,将流体问题的连续方程组转化为离散的数学方程组,通过计算机解出离散化的方程组来模拟流体系统的运动和变化。

流体力学是研究流体力学基本方程(控制方程)的数学和物理理论,并将其应用于分析、设计和控制流体运动的学科。

3D数值模拟流体力学技术是在流体力学的基础上发展的高效、高精度的数值分析工具,可以模拟流体系统中的复杂运动和变化。

2. 3D数值模拟流体力学技术在风力发电中的应用风力发电机是一种基于风力转动的发电机,它的转动取决于空气流体动力学的性质。

因此,风力发电技术需要广泛应用流体力学理论和数值模拟技术来进行研究。

3D数值模拟流体力学技术在风力发电中的应用主要包括以下几个方面:(1)气动叶片和机舱的流体力学分析风力发电机的关键部分是叶片和机舱,3D数值模拟流体力学技术可以通过建立数学模型,分析风力发电机中叶片和机舱的流场分布、叶片和机舱的阻力、升力和风险等基本气动力学问题。

(2)动态响应和控制风力发电站需要在风的作用下对叶片和转轮进行连续运动,因此,动态响应和控制是影响风力发电效率的重要因素。

3D数值模拟流体力学技术可以通过模拟分析,对叶片和机组响应,以及受控制系统控制下的运行安全性进行预测,提高风力发电电站的安全和控制性能。

(3)风力发电预测模型3D数值模拟流体力学技术可以模拟风场,从而为风能发电预测提供信息基础,通过构建数学模型和实验数据,分析风场的特性和大小,并结合地形、植被、地貌等因素建立预测模型,实现风力发电的可靠性预测。

气流辅助防飘移流场三维数值模拟

气流辅助防飘移流场三维数值模拟

气流辅助防飘移流场三维数值模拟董祥;杨学军;严荷荣;张铁;燕明德;王俊【摘要】采用离散相模型、标准k-ε湍流模型与Couple算法,应用计算流体力学软件Ansys Fluent,对气流辅助喷雾流场进行了三维数值模拟.研究气流辅助的防飘移机理,分析不同条件气流辅助喷雾对雾滴飘移的影响.计算结果表明:气流辅助通过改变自然气流运动方向,胁迫雾滴运动,可以明显减少雾滴的飘移量;风量越大,产生的飘移越小;气流方向与垂直方向成30.时,产生的雾滴飘移率最小;喷头越接近辅助气流,产生的飘移越小.自然风速小于5m/s时,辅助气流能够有效地防止雾滴飘移;自然风速大于5m/s时,雾滴飘移率大于40%.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)009【总页数】5页(P44-48)【关键词】气流辅助;离散相模型;防飘移;数值模拟【作者】董祥;杨学军;严荷荣;张铁;燕明德;王俊【作者单位】中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部/江苏省重点实验室,江苏镇江212013;中国农业机械化科学研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】S11+20 引言农药在喷施过程中的雾滴飘移是造成环境污染、农药流失和农药有效利用率低的重要原因。

常规喷雾方式下,减小雾滴直径可以提供良好的覆盖率,却增大了飘移;而粗雾滴降低飘移的同时,也降低了雾滴的附着率。

风助式喷雾是一种利用专用设施产生定向气流辅助的喷雾方式,能够在雾滴直径较小的情况下提高雾滴在靶标上的沉积率,减少雾滴飘移。

风助式喷雾技术的应用提高了农药的生物效果、拓宽了喷雾设备的应用条件,有利于提高农药有效利用率,减少化学污染[1-3]。

风幕式喷雾机,即在喷雾机上增加风机和风幕产生辅助气流,是一种比较成熟的风助式喷雾技术。

风力机风轮气动性能三维流场数值模拟.

风力机风轮气动性能三维流场数值模拟.

第 30卷第 17期中国电机工程学报 V ol.30 No.17 Jun.15, 2010 2010年 6月15日 Proceedings of the CSEE ©2010 Chin.Soc.for Elec.Eng. 85 文章编号:0258-8013 (2010 17-0085-06 中图分类号:TM 85 文献标志码:A 学科分类号:470⋅ 20风力机风轮气动性能三维流场数值模拟祝贺 1,徐建源 2,滕云 2,齐宏伟 2(1.东北电力大学建筑工程学院,吉林省吉林市 132012;2.沈阳工业大学电气工程学院,辽宁省沈阳市 1101783D Flow Field Numerical Aerodynamic Performance Test of Wind Turbine Rotor ZHU he1, XU Jian-yuan2, TENG Yun2, QI Hong-wei2(1. School of Architecture Engineering, Northeast Electric Power University, Jilin 132012, Jilin Province, China;2. School of Electrical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110178, Liaoning Province, ChinaABSTRACT: Numerical method provide the experimental basis for choosing the best shape of turbine rotor and the blade size so as for wind turbine to reach excellent aerodynamic characteristics. Taking the wind turbine as the object, the numerical test technique was studied based on computational fluid dynamics theory and similarity theory. The wind turbulence mathematical model of the wind farm was established for considering the impact of terrain and wind shear effect. By using similarity theory, the three-dimensional numerical flow field was constructed and realized by computational fluid dynamics software Fluent. Dynamic wind speed and numerical experiment boundary conditions of wind turbine were defined by user-defined function (UDF. Wind turbine aerodynamic performance was studied and the simulation of rotor was completed on the aerodynamic parameters, such as rotor surface pressure, rotor rotational speed and moment time-history dataetc. The results show that the aerodynamic performance trendof wind turbine rotor obtained by using numerical test and field measurement would keep similarrity.KEY WORDS: wind turbine; rotor; aerodynamic performance; 3D flowfield;numerical test摘要 :数值试验方法可为选择最佳形状风轮翼型和风轮尺寸, 使风力机具有优异的空气动力特性提供试验依据。

实验讲义气流成网机

实验讲义气流成网机

实验讲义:气流成网机实验室的这套气流成网机组是美国Rando机械公司生产的,这套机组的英文名为“Rando-Web Process”。

“兰多”这个名称来自于英语“Rando”,意思是杂乱、随机。

美国这家公司将这个词演变后作为它的公司名和生产机组的商标名,表示它追求的是纤维随机取向的或杂乱分布的纤维网。

这也是非织造材料和传统纺织品的重要区别,传统纺织品追求的是规则、定向分布。

兰多气流成网机组有四个部分组成:预开松机→开松机→喂料机→成网机1.预开松机:它的作用是将棉包中的大块纤维分解成大小较均匀的小块纤维,由底帘、斜帘、均棉帘、剥棉辊组成,其中斜帘和均棉帘上装有角钉。

底帘将纤维原料朝前推送,斜帘靠它的角钉抓取纤维块向上运动,均棉帘将大块纤维扯散,其中较大块的纤维被均棉帘带回棉箱下部,继续上述过程,小块纤维经斜帘带出,经剥棉辊将它们从斜帘上剥取,落到下一台开松机里。

预开松机上装有喷雾装置,可对纤维原料喷洒抗静电剂。

2.开松机:它的作用是将小块纤维经开松、梳理,形成纤维束和单纤维状态,由底帘、三个刺辊、一个锡林、三对工作辊,转移辊及一个刷辊组成。

刺辊、锡林、工作辊,转移辊上都包有金属锯齿针布,刷辊上植有碳纤维束。

三个刺辊对已经预开松的小块纤维继续开松,使之形成更小的纤维束,这些纤维束经锡林、三对工作辊,转移辊梳理,形成单纤维状态。

刷辊相当于道夫和剥取罗拉,将纤维从锡林上剥取下来,并靠自身的高速旋转形成的气流将纤维送到下一台喂料机里。

刷辊上植碳纤维束是为了避免产生静电使纤维原料吸附在刷辊上难以转移,开松机里也装有喷雾装置,可喷洒抗静电剂。

3.喂料机:喂料机和预开松机很相象。

棉箱中也有底帘、斜帘、均棉帘,斜帘和均棉帘上也装有角钉,它们的作用是将已形成单纤维状态的纤维扯松,防止大块纤维进入成网区。

喂料机棉箱上方装有风机,通过风管和喂料尘笼相连接,风机工作时从喂料尘笼里抽取空气,尘笼内产生负压,将斜帘喂送的纤维吸入到由该尘笼及下方几个送料罗拉组成的气桥里,形成的纤维絮层,经一个剥取罗拉剥下,送入成网机。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

式 中 :F 、F 和F 分 别表 示单 位 体 积 的体 积 力 F 在
x、Y和z 方 向 的分量 ; u为动 力粘 度 ;p 为静压 力 。 湍 流 出现 在 速 度 变 动 的地 方 , 绝 大 多 数 的 流 动 现 象都 属 于湍 流 。这 种波 动使 得流 体介 质 之 间相互 交换 动 量 、能 量和 浓 度变 化 ,而 且 引起 了数 量 的波 动 。k— e 双方 程模 型被 广 泛应 用 已经 超过 二十 年 ,它 是基 于漩 涡
+“一 + vO y
O u
塑 +w
图3 流道 尺 寸 图


O v
“一 + v + w = i g x O y i g z

p 1 a P a y+


O w
1 O

_
+ ”
+ v
+ w


第3 7 卷
第6 期
2 0 1 5 — 0 6 ( 下) [ 5 1
型 气 流 成 网机 为 对 象 进 行 分 析 。 由于 气 流 成 网机 中流

道 的实 际 形态 比较 复杂 ,为 了建 模 的方 便 ,在仿 真 分析
图 2 流 道 参 数 示 意 图
时 需要在 不 影 响分析 结 果 的前提 下对 模 型进 行一 定 的简 化 ,这样 可 使 网格划 分变 得 相对 简 单 。在对 气流 流道 进 行 建模 时 , 以离心风 机 下方 与挡 风板 上 方做 截面 ,轴 流
粘度 各 向 同性 的假 设基础 上 的经 验模 型 。与 零方 程湍 流
模 型和 单 方 程 湍 流模 型相 比 ,k—e模 型 具 有 更经 济 、
更准 确 、使用 范 围更广 泛等 优 点 。 本 研 究 采 用 标准 k . e 湍 流模 型方 程 ,其 中 湍动 能 k
方程 和 湍流耗 散 率 e方程 分别 为 :
风机 的吸 风 口做 截面 ,锡 林 外 圆和流 道外 壳近 似 封 闭当 做封 闭处 理 。其 结构尺 寸如 图3 所示。
2 气流成 网机 的流场模拟仿真
2 . 1 空气动力学分析
气 流 成 网 机 流 道 内是 空气 气 流 , 满 足 流 体 的 连 续 方 程 。空 气 为可压 流 体 ,可 压流 体 的连续 方 程 中含密 度 p,因而 可把 密度 p视为 连续 方程 中的独 立变 量 进行 求
k 2
l i I 』 ¨
=p

1 ( ) + ( 考 ] + ( ) 1 + ( + ] 2 + ( 警 + ] + ( + ] 2 c 5
本 研 究 以工 业上 广 泛应 用 的K1 2 型组 合式 杂 乱梳 理
2 . 2 气流流道的简化模型
解 。连 续方 程 又称 质量 守恒 方程 :
竺+
3 t t d x
+ a t e v ) +
O y dzபைடு நூலகம்
: o
f 1 、
式 中 :x、Y、z分 别 代 表 空 间坐 标 系 三 轴 的正 方 向 ;u、V、w分 别 代 表x、Y、z方 向 的速 度 。 p为密 度 ,t 为时 间 。
右 移动 ,调 节板 面和 风 罩之 问 的风量 大 小 。单纤 维状 态
的纤维 束 在锡 林 产 生的 离心 力作 用下 脱离 针 布 , 同时在 吹入 气 流 和抽 吸 气 流 的 联 合 作 用 下 落 到 纤 维 输 出 网帘 上 。为保 证成 网后 的纤 维平 整 ,输 出部 分有压 棉 棍5 。
_
析,考察它们对剥离纤维气流速度V的影 响。高速旋转
的锡 林 在离 心 力作 用下 使 纤维 从锡 林针 尖 脱落 ,剥离 纤
a ( p ‘ k ) + v ( ) : v I L f t 0 + 旦 / 1 . d k J l 一 +
( 3 )
气 流 成 网机 的流 体 是牛 顿粘 性稳 态 湍流 流体 ,流体
是 各 向 同性 且U ,p为常 数 ,其 动 量 守 恒 方 程( N— S 方 程) 在 直 角坐 标 中为 】 :


a v + O t
c 3 t a x O y i g z P 1 P 塞 + ( l + 雾 + t i  ̄ g z 2 1 , ] J 2. 3 网格划 分 与边界 条件 ( 1 a x + r O 雾 + O z )( J 2 ) FLUENT作 为 时 下 最 先 进 、最 流 行 的CFD商 用 软 件 ,对 模 拟二 维 、三 维粘 性流 体 流动 、传 热传 质 方面有 a t P P p + ( I 窘 + a 2 w + 如 ] J 着 独特 的优势 。结合气 流 成 网机风 道 流体 流动 的特 点 ,
1 . 2 气流成 网机流道参数
根 据生 产经 验 发现 流道 内有 四个重 要 参数 与成 网质 量 有 关 ,这 四 个参 数 分 别 是 :离 心 风机 入 口速 度 V0 、 轴流 风机 出 口压 力P 、挡 板和 流道 之 间的板 距s 、锡 林 嵌 入流 道 内的距离D,如 图2 所示 。 本 文对 流 道 的 四个 重 要参 数进 行 了一 系 列 的模拟 分
维 气流 速 度v应接 近 锡 林表 面 线速 度 ,剥 离 气 流 的运 动 方 向应 为锡 林 的切 线 方 向,此 时气 流有 助 于纤 维伸 直 , 成 网效 果最 佳 。
Vo 、
砌 ( 删 I [ I t + 针g r a d 卜 懈詈 ( 4 )
式中:C 、o k 、o 、c 1 、C 2 为常数。
相关文档
最新文档