通风蝶阀数学物理模型及数值计算方法

2016-3-31 17:38:21

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通风蝶阀数学物理模型及数值计算方法

物理模型

通风蝶阀的结构如图3（a）所示，阀内径D0=200mm，阀体高度H=300mm，条形孔及孔桥的宽度均为20mm，活动多孔板与带导流板的固定多孔板相互错开10mm，此时阀的开度为50%，导流板的长度为60mm，阀出口处加长管长度为300mm。另外为了进行流场的比较，这里提出一种常见的插板阀结构如图3（b）所示，其开度与耐磨风量调节阀相同。

通风蝶阀数学模型及计算方法

RNG k-ε模型是一个双方程的湍流模型，它是从原始的基本方程推导而来的，模型的系数以理论结果为依据，不需要借助任何实验结果[5]。文献[6，7]应用此模型模拟湍流流动，结果表明：RNG k-ε模型优于标准的是k-ε模型。因此本研究从工程实用性角度和模拟湍流的适用性出发，利用RNG k-ε模型来模拟阀内的湍流流场。

模拟计算采用的软件是由FORTRAN90开发的，网格划分采用数学级数法，并在条形孔处进行局部加密，压力场和速度场的耦合采用SIM-PLE算法求解。

基本方程及封闭模型

三维气相湍流流动守恒方程组包括连续性方程、动量方程和RNG k-ε方程，可以表达成通用形式

div（ρvΦ）-div（ΓgradΦ）=SΦ （1）

式中：Φ在连续性方程中取1，在动量方程中表示u，v和w三个方向的速度，在RNG k-ε湍流模型中表示湍动能k和耗散率ε；SΦ表示源项。

边界条件

入口边界为w=17m/s，壁面边界为无滑移边界条件，出口为充分发展条件。