通風蝶閥數學物理模型及數值計算方法

2016-3-31 17:38:21

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通風蝶閥數學物理模型及數值計算方法

物理模型

通風蝶閥的結構如圖3（a）所示，閥內徑D0=200mm，閥體高度H=300mm，條形孔及孔橋的寬度均為20mm，活動多孔板與帶導流板的固定多孔板相互錯開10mm，此時閥的開度為50%，導流板的長度為60mm，閥出口處加長管長度為300mm。另外為了進行流場的比較，這里提出一種常見的插板閥結構如圖3（b）所示，其開度與耐磨風量調節閥相同。

通風蝶閥數學模型及計算方法

RNG k-ε模型是一個雙方程的湍流模型，它是從原始的基本方程推導而來的，模型的系數以理論結果為依據，不需要借助任何實驗結果[5]。文獻[6，7]應用此模型模擬湍流流動，結果表明：RNG k-ε模型優于標準的是k-ε模型。因此本研究從工程實用性角度和模擬湍流的適用性出發，利用RNG k-ε模型來模擬閥內的湍流流場。

模擬計算采用的軟件是由FORTRAN90開發的，網格劃分采用數學級數法，并在條形孔處進行局部加密，壓力場和速度場的耦合采用SIM-PLE算法求解。

基本方程及封閉模型

三維氣相湍流流動守恒方程組包括連續性方程、動量方程和RNG k-ε方程，可以表達成通用形式

div（ρvΦ）-div（ΓgradΦ）=SΦ （1）

式中：Φ在連續性方程中取1，在動量方程中表示u，v和w三個方向的速度，在RNG k-ε湍流模型中表示湍動能k和耗散率ε；SΦ表示源項。

邊界條件

入口邊界為w=17m/s，壁面邊界為無滑移邊界條件，出口為充分發展條件。