基于Fluent轴流式风机内部流场分析

基于Fluent轴流式风机内部流场分析◊安徽理工大学机械工程学院代以吴宪陈鸿宇杨文杰
以某型号轴流式风机为研究对象，用Gambit构建出轴流
式风机内部流场分析的有限元模型，将模型导入Fluent,设
置分析条件和边界条件后求解，得出风筒出口处的压力与速
度云图，并通过计算得出轴流式风机的各项性能指标。

风机使用面广，种类繁多，在工业生产中利用风机产生的
气流做介质进行工作，可实现清选、分离、加热烘干、物料输 送、通风换气、除尘降温等多种工作，渐渐成为人们生产生活 中不可或缺的动力机械设备。

风机内部形成复杂的湍流流场，所以为了设计出满足实际生产生活要求的风机，就需要对风机 内部流场进行有限元分析，以获得风机各项功能指标。

1建立有限元模型
本文选取某型号轴流式风机进行流场分析，在solidworks中脸翻，翻结构雜如表1所示〇
轮毂比径向间隙叶片数叶片安装角出风口直径电机转速
0.463mm S53。

1100mm2920r/min
表1
在Gambit中建立轴流式风机流场分析的有限元模型。

在划 分网格时，由于轴流式风机内部流道结构复杂，集流器进口和 风筒出口处的结构较为简单，所以需要将整个流道划分成不同 区域，另外，叶轮处是旋转区域且存在叶片空间扭曲等复杂流 道，需要对该区域单独划分并加密处理。

因此采用非结构性网 格和结构性网格相结合的方法进行网格划分。

轴流式分级计算 区域网格的戈扮如图1所示。

在设置边界条件时，将集流器进口 处设置为压力入口，风筒出口设置为压力出口，将叶轮区域流 体运动类型设置为动参考系模型（MRF),该区域的壁面边界 条件类型®*为旋转壁面（Movingwall)，旋转轴为X轴。

然后 导出mesh文件。

2 Fluent求解
打开FhientH维求解器，导入mesh文件，检查网格，體模型材料为空气，采用标准的k-e模型作为计算模型，环境压强 设为101325 Pa,重力影响忽略不计，设置旋转轴的转速为2920 r/min,进行求解0
图1计算区域网格划分
图2风筒出口处动压云图
图4风筒出口处静全压云图
-0.6-0.4-0.200.2 0.4 0.6
图6风筒出口径向速度云图
3结果分析
图3风筒出口处静压云图
图5风筒出口轴向速度云图
图7风筒出口切向速度云图动酿现的敗流速度的大小，由图2可以看到，动压在中 心位置很低，沿径向渐渐变高。

另外风筒内壁处存在厚度较薄 的蓝色的动压低压区，这是因为在壁面处有边界层，最底层气 流速度为0。

同样因为导流叶两侧同样存在边界层，在其作用 下，导致高压区域不连续，呈现扑对称的低压区域。

静压为气 流团内部的压力，由图3可以看到，静压同样沿径向渐渐变高，但是由于叶顶高速气流碰撞到壁面后，气流速度降低，甚至反 向。

气流在此挤压收缩，因此静压急剧提升，会出现风筒内壁 处静压明显増大的现象。

总压为动压与静压之和，由于平均动 压远大于静压，因此总压呈现与动压相似的压力分布，如图4所不〇
由图5可知，轴向速度在中心处较小，沿径向方向渐渐增 大。

同样地，由于边界层的存在，在外风筒内壁处，形成了很 薄的，速度很低的气流层。

同动压云图一样，由于导流叶的作 用，云图呈现对称且不连续性。

径向速度反映的是出口气流的 横向流动，而切向速度则反映了气流绕风机轴线（下转120页
）
为支撑，使学生具备以操作能力为主的基 础实践能力，通过实际操作和应用来发现 和解决问题；社会调查通过实地调査研 究，促使学生去验证和解决课程中遇到理 论性问题；参継习的目的是使得学生对 做学专业知识有进一步的实践性认识，主 要通过老师带团参观与专业相关的校外单 位等^a行。

(2 )专业实践环节。

专业实践环节 是在经过专业知识的系统学习之后，进入 到运用所学知识进行学科探索的阶段。

专 业实践阶段主要包括课程设计、项目实践 和专业实训。

其中，课程设计部分主要培 养学生的提出、分析和解决问题和初步形 成专业综合能力。

学生在课堂学习时间有 限，不可能完全掌握学科专业知识，所以 项目实践环节可以使学生根据自己的特长 和兴趣，选择某一专业项目，并在教师的 指导和同学的帮助下，以项目小组的形式 a a互帮互学的城，培养团队精神和融 会多学科知识的能力。

专业实训主要采用 校企结合的形式，由学校老师和企业老师 共同指导和引导学生，走到实际的工作环 境中去，使学生亲身体会未来工作的状 态，帮助学生及早的适应工作环境，使其 满足行业需求。

⑴综合实践环节。

综合实践环节 主要包括学科竞赛、毕业实习和毕业设 计，其越培养学生的综合实践能力和创 新能力。

其中，学科竞赛主要是®a教师 辅导下的学生参与本专业各类学科竞赛活 动的形式，锻炼和提高学生把理论知识与 实践能力相结合的能力。

为了能让学生在 毕业实习的时候尽快进入工作状态，适应 真实的工作环境，毕业实习是学生自己参 加到相关企业部门中去，并没有教师从旁 指导，学生真正的投入到实际工作中，发 挥自己的综合能力，解决问题，给企业创 造经济效益。

学生在毕业实习中，积累工 作经验，为就业做准备。

并通过书写毕业 实习报告，使学生对所学专业知识进行总结和升华，综合实践为学生创新能力培养
提赂件。

3.2全方位的环境资源为实践教学体
系提供保障
(1)完善实践教学管理机制。

完善
实麟学管理机制是职业院校实■学体
系构建的前提条件。

适合创新创业型人才
培养的实践教学体系包括分级组织管理、
教賴度管理、运衍平體理和反馈机制
等方面的内容。

傭组织管理越是职业
院校实_学管理实行的院校】管理体
制，由学校负责对实践教学制定相应的管
理办法和措施，二M学院负责实g学的
组织和实施。

教学制度管理主要是职业院
校的学生须按照专业教学计划，■实践
教学制度，实行“弹性学分制'以保证
学生可以通过多种方式获得学分，并保证
学生创新能力的最大化狐运行评价管
理和反馈机制则是建立起包括学科专业资
源、软硬件条件、校内夕卜实训实习基地等
实验教学资源有效利用和共享开放的机
制，以及实臟学的紗环节制定相应的
反馈机制，保证实践教学资源得到最大的
有效利用，促进实践教学质量的提高，并
起监督与指导作用。

(2)实践教学基地建设。

实践教学
基地建设是保障各类职业财院校实践教
学环节能在实践场所顺利开展的重要工
作。

按照其所在位置，可将其分为校内实
训基地建设和校外实习基地建设两类。

其
中，校内实训基地主要以本校师生为对
象，□取校企结合的模式，在校内开设企
业培训课程，进行企业模拟实践项目。

校
外实习基地需要根据企业需求和企业中对
应的辅导人员的安排，使学生参与到企业
的生产环节中，并对其进行实习教学环节
的管理和指导。

作为有重要作用的实践教
学基地，其建财平与培养学生的实践能
力、创新和创业能力关系密切，因此，建
设优质、稳定的实践教学基地是推进职业
院校实践教学改革的鉢环境保障。

(3)高素质的实践教学师资队伍。

作为培养人才的主要实践者，师资队伍的
素质对人才培养具有非常重要的作用。

因
此，以培养新型创新和创业人才为目标，
通过各种培训和培养方式，提高教师的理
论水平、实践能力和教学水平，建设高素
质的实践教学师资队伍，是提高和完善职
业技术院校实践教学环节各项工作的重中
之重。

4结语
在实践教学过程中构建实践教学体
系，是职业院校人才培养的重要载体，对
实现职业院校创新创养具有輕
意义。

职业院校实践教学体系建设是一项
长期而艰巨的任务，它的构建需要社会各
界的全力支持，才能培养出具有高技能、
高素质的复合创新型应用人才，符合新时
期职业教育的要求和社链济市场对从
的需求，更能凸显职业院校存在和发展的
优势，使其纖可持续狐
【参考文献】
[1] 董云飞，郑丽波.培养大学生创新创
业能力的策略思考〇].黑龙江社会科
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[5] 郑春龙，邵红艳.以创新实践能力
培养为目标的高校实践教学体系的构建与
实施田.中国高教研究，2〇〇7
[6] 刘咏梅，等.构建实践教学体系强
化创新实践能力培养〇〇.实验室研究与探
索,2009
(上接36页）环绕情况。

由图6、图7可知，该轴流风机横向流 速度及切向流动均不大。

两种速度越小，气流团湍流强度越 低，轴流顺效率越高。

4结论
提取上图中的压力和速度的计算结果，经过计算得出该轴 流式风机的各项性能指标：流量为1888.50 m3/min,叶轮轴功率 为76.13%,叶轮效率为46.67%,风机压升1103.09Pa,气流静压 143.96Pa,气流轴向速度33.45m/s,气流径向速度3.69m/s。

【参考文献】
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