[发明专利]一种基于数值模拟的通风机节能评价模式

说明书

本发明公开了一种基于数值模拟的通风机节能评价模式，包括如下步骤，1)通风机物理模型建立；2)模型网格划分；3)选择计算方法并定义边界条件；4)模拟计算并对模拟结果进行分析；5)节能评价析。本发明属于通风机节能领域，具体是提供了一种通过数值模拟应用于通风机节能评价、预测通风机节能效率，精准评价通风机节能性的基于数值模拟的通风机节能评价模式。

技术领域

本发明属于通风机节能领域，具体是指一种基于数值模拟的通风机节能评价模式。

背景技术

通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械，现代通风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却，锅炉和工业炉窑的通风和引风，空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风，谷物的烘干和选送，风洞风源和气垫船的充气和推进等。但现有通风机其能耗大，噪声高，一直受到科技人员的高度重视，如何采取有效措施提高离心通风机的效率，达到有效利用能源的目的成为亟需解决的难题，

但现有技术没有提出全面的通风机节能评分方法，无法对实际运行中的通风机整体能效水平做出打分评价，也无法对通风机节能进行精细评价。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种通过数值模拟应用于通风机节能评价、预测通风机节能效率，精准评价通风机节能性的基于数值模拟的通风机节能评价模式。

本发明采取的技术方案如下：本发明基于数值模拟的通风机节能评价模式，包括如下步骤：

1)通风机物理模型建立：采用绘图软件GAMBLT根据待评价通风机的实际尺寸建立物理模型，待评价通风机的物理模型包括叶轮区域和整体，选定计算区域，计算区域包括叶轮区域、蜗壳区域和集流器区域；

2)模型网格划分：采用四面体和六面体相结合的方式对步骤1)所述的物理模型进行结构的网格划分，对壁面根据所在的区域，确定其相对于所在的流体是否为运动壁面，设定叶轮流动区域采用旋转参考系MRF坐标，叶轮外径相对于叶轮流体区域采用相对静止参考系，蜗壳壁面流体区域相对于叶轮流体动区域采用绝对静止参考系，生成计算网格；

3)选择计算方法并定义边界条件：将计算区域划分为定子区域和转电子区域，旋转叶轮和静止蜗壳之间的耦合采用混合平面模型，近壁处采用标准壁面函数，计算过程采用3D SIMPLE方法、二阶迎风差分格式，计算中控制方程采用标准k-ε紊流模型：

湍流粘度为：

式中：c_μ＝0.09，c₁＝1.44，2＝1.92，σ_k＝1.0，σ_ε＝1.3，

通风机进口边界条件按容积流量计算所得，采用速度均匀进口，速度为1.47m/s，通风机出口边界条件设置压力出口静压为大气压，空气密度为1.225kg/m³；

4)模拟计算并对模拟结果进行分析：将在GAMBIT中建好的模型输入到FLUENT软件中，设定好边界条件好进行计算，适当调整混合面模型的欠松弛因子，启动迭代计算，计算结果以风机轴向剖面图表示；

5)节能评价：根据通风机模拟结果中的流量、压力、扭矩计算风机的有效功率W₀及风机效率η，根据风机的有效功率W₀及风机效率η对通风机进行评价。

进一步地，步骤1)所述建立物理模型采用先生成各部分关键点再生成相应的线、面和体的方法建立物理模型。

进一步地，风机的有效功率W₀及风机效率η的计算公式分别如式D和式E所示：