永磁調(diào)速器兩相的數(shù)值模擬

點擊量：1952   日期：2019-06-20       為了確定永磁調(diào)速器防積灰的效果，現(xiàn)對永磁調(diào)速器進行兩相流的數(shù)值模擬研究。
      1 兩相流的數(shù)值模擬

      確定了永磁調(diào)速器的最終模型，此時葉片的數(shù)量為10，角度與端面的角度為45 度，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子外側(cè)葉片與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一致。永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)葉片方向與永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向一致，外側(cè)葉片與永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相逆，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子內(nèi)圓周的翅片數(shù)量為24，翅片與法線的夾角為-30°（如圖6-1 所示，圖中箭頭為導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向）。

圖6-1 永磁調(diào)速器左右兩側(cè)的側(cè)視圖（左側(cè)為入口3、4，右側(cè)為入口1、2）

圖6-2 永磁調(diào)速器軸截面的速度矢量圖

      為了得到永磁調(diào)速器兩相流的模擬結(jié)果，驗證永磁調(diào)速器模型的可靠性，首先按照求解模型選擇和邊界條件設(shè)定，然后選擇DPM 模型，灰塵顆粒的質(zhì)量分數(shù)為10%，顆粒由于懸浮在空氣流體中，永磁調(diào)速器正常工作時，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，葉片和翅片帶動永磁調(diào)速器內(nèi)部的空氣流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致內(nèi)部壓強減小，大氣壓把永磁調(diào)速器外部的空氣流體以及灰塵顆粒擠入永磁調(diào)速器，所以灰塵顆粒的初始速度很小，我們設(shè)置其初速度為0.1m/s，對永磁調(diào)速器模型進行數(shù)值模擬，得出粒子在永磁調(diào)速器內(nèi)部運行軌跡圖（如圖6-3 所示）、內(nèi)流場的速度云圖（如圖6-4 所示）以及顆粒在永磁調(diào)速器內(nèi)部的分布圖（如圖6-5，圖6-6 所示）。

圖6-4 永磁調(diào)速器橫截面的速度云圖

（第一幅圖為穿過永磁轉(zhuǎn)子的橫截面，第二幅圖為第一幅圖中間區(qū)域的放大，第三幅圖為永磁轉(zhuǎn)子一側(cè)靠近風(fēng)罩壁面的橫截面）

      空氣中的灰塵顆粒懸浮在空氣中，由于永磁調(diào)速器內(nèi)部壓力減小，導(dǎo)致空氣流體和灰塵顆粒以很小的速度被大氣壓擠壓到永磁調(diào)速器內(nèi)部，此時空氣流體隨著旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子開始運動，空氣流體中的灰塵顆粒剛進入永磁調(diào)速器時，速度較小，由圖6-3 可知空氣流體中灰塵顆粒大多數(shù)被導(dǎo)體轉(zhuǎn)子帶著旋轉(zhuǎn)，然后隨著空氣流體從出口流出，當(dāng)灰塵顆粒到達出口時，此時顆粒的速度為107m/s，達到最大（如圖6-4 所示），少部分隨著導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的運動時從導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的窗口旋轉(zhuǎn)進入永磁調(diào)速器的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部，然后從入口3 和入口四流出，而入口3 和入口4 進入的空氣流體基本可以忽略不計，由圖6-5、圖6-6 可知，在永磁調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子一側(cè)的入口3 和入口4 有積灰，永磁轉(zhuǎn)子的窗口有少量積灰，此外，在永磁調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子一側(cè)風(fēng)罩壁面也有積灰，但是不是很嚴重，對用永磁調(diào)速器的影響很小，整體優(yōu)化后永磁調(diào)速器風(fēng)罩內(nèi)的空氣流速較之前有了明顯的提高，灰塵顆粒在永磁調(diào)速器停留的體積分數(shù)很小，所以此模型的防積灰效果良好