赵明--答辩PPT演示文稿.pptx

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1、环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟专业：热能与动力工程姓名：赵明指导教师：刘巍主要内容：1.绪论2.计算流体力学及FLUENT简介3.案例分析4.旋转板模型建立及计算5.计算结果后处理及结果分析6.结论和展望环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟1.绪论电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置，是一种旋转式的电动机器。它主要包括一个用以生产磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的提高。电动机已经应用在社会生活的各个方面。大到机床、电力机车，小到风扇、冰箱甚

2、至电动机玩具。目前，我国电机产品虽然种类繁多，但效率普遍不高，严重存在“大马拉小车现象”，电机效率的提高刻不容缓。随着电动机在各行各业的普及，对电动机的技术要求也越来越高。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟研究背景：研究目的：电动机转子的散热情况关系到转子的寿命长短和电动机的运行安全与否。本课题主要是为了得到转子转速与散热的关系，以及转速对散热效果的影响，从而能够对电动机的设计、优化和生产提供相关的技术支持。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟2.计算流体力学（CFD）及FLUENT简介计算流体动力学是通过计算机数值计算和图象显示，对包含有

3、流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的的物理量的场，如加速场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。CFD简介：环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟FLUENT简介：Fluent使用C语言写的，可实现动态内存分配及高效数据结构，具有极大的灵活性和很强的处理能力。它还提供了用户自定义子程序功能，可让用户自行定义连续方程、动量方程、能量方程，自定义边界条件初始条件、

4、流体的物性等，这给特殊问题的处理带来了极大的方便。Fluent软件可以计算二维和三维流动计算问题，在计算过程中，网格可以自适应调整。Fluent可用于处理可压缩与不可压缩、牛顿流体及非牛顿流体、导热与对流换热耦合等问题。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟3.案例分析本案例以离心式水泵二维截面为例，旨在为旋转板的旋转提供相关的指导。这里将泵内流体分为两个部分，即随叶轮一起转动的部分和蜗壳内的非转动部分，就对应两个计算区域。采用相对参考系的方法求解包含转动区域的问题。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟该计算结果并不是很理想，由速度云图可以知道

5、流体的阻力较大，流体并不能很好的通过出口，可能原因是网格建立的不够合理或设计参数不合理，有望通过重新划分网格，或改变蜗壳的设计参数（如：出口高度、蜗壳内壁表面粗糙度等），抑或改变叶片设计参数（如：叶片个数、叶片尺寸等）来使这种情况得以改善。GAMBIT模型：计算结果速度云图：结果分析：环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟4.旋转板模型建立及计算（1）问题描述：a、分别模拟旋转铝板在转速为1500r/min和2000r/min时的温度和压力分布。b、周围空气为理想气体，采用3D分离式求解器，流动为湍流，按稳态问题处理，考虑换热。c、采用标准k-e

6、psilon两方程模型，速度压力耦合方式采用SIMPLEC算法。d、各控制方程的离散格式均采用二阶迎风格式。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟（2）模型的建立：主视图左视图大圆柱体为无限大空间，小圆柱体为旋转铝板，其中旋转铝板直径为500mm，旋转铝板厚度为10mm，无限大空间直径为5000mm，无限大空间高度为2000mm;其中，大圆柱左侧为入口inlet,大圆柱右侧为出口outlet,大圆柱面为无限大空间壁面wall-1,小圆柱体壁面为旋转壁面wall-3。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟（3）边界条件的确定：a、大圆柱左侧入口in

7、let、右侧出口outlet以及大圆柱面wall-1均为压力远场（pressurefar-field）。b、小圆柱壁面wall-3为固体壁面（wall）。c、周围空气为理想气体。d、压力远场（pressurefar-field）的表压为0Pa，温度为30℃；固体壁面（wall）的温度为70℃,两次模拟的转速分别为1500r/min和2000r/min。环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟5.计算结果后处理及结果分析（1）旋转板温度、压力特性分析a、N=1500/min时：温度云图压力云图环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟b、N=2000r/

8、min时：温度云图压力云图环境条件下旋转圆板散热FLUENT模拟分析1：a、由温度云图可知，随着离旋转板距离的增加，周围空气的温度降低，