風(fēng)力通風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究的開(kāi)題報(bào)告

風(fēng)力通風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景與意義風(fēng)力通風(fēng)機(jī)是一種能夠利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的通風(fēng)設(shè)備，具有無(wú)噪音、無(wú)污染、高能效等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、環(huán)保等領(lǐng)域。在通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，流場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)可以幫助工程師快速準(zhǔn)確地了解產(chǎn)品的流動(dòng)特性、分析優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高通風(fēng)機(jī)的性能與品質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)外已有多種算法和方法用于風(fēng)力通風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬，但還存在著一些難題，如：1）精度不高：由于通風(fēng)機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特性，數(shù)值模擬結(jié)果往往與實(shí)際情況存在較大偏差；2）耗時(shí)費(fèi)力：大型通風(fēng)機(jī)的模擬計(jì)算需要大量的計(jì)算資源和時(shí)間；3）模擬模型不準(zhǔn)確：模擬所采用的計(jì)算模型和算法并不能完全反映真實(shí)情況。因此，如何改進(jìn)風(fēng)力通風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬技術(shù)，提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。二、研究?jī)?nèi)容本研究將利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）原理，對(duì)風(fēng)力通風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：1.建立通風(fēng)機(jī)的三維幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分將通風(fēng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并采用網(wǎng)格劃分技術(shù)將計(jì)算區(qū)域離散化，以便后續(xù)的數(shù)值模擬計(jì)算。2.構(gòu)建數(shù)值計(jì)算模型針對(duì)通風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性和物理規(guī)律，建立數(shù)學(xué)物理方程組，包括連續(xù)方程、Navier-Stokes方程和turbulencemodel方程，利用計(jì)算方法進(jìn)行求解。3.優(yōu)化求解算法針對(duì)通風(fēng)機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算速度慢等問(wèn)題，采用大規(guī)模并行計(jì)算技術(shù)，優(yōu)化算法設(shè)計(jì)，提高計(jì)算效率和精度。4.分析與評(píng)估流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析、比較和評(píng)估，驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性，并從中提取結(jié)論，為設(shè)計(jì)通風(fēng)機(jī)提供參考依據(jù)。三、研究方法本研究將采用有限體積法（FVM）求解Navier-Stokes方程，利用SMARTCFD軟件平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)格劃分、計(jì)算流場(chǎng)數(shù)值模擬及分析。整個(gè)研究分為以下幾個(gè)步驟：1）建立通風(fēng)機(jī)的三維幾何模型并進(jìn)行網(wǎng)格劃分；2）構(gòu)建數(shù)值計(jì)算模型，包括連續(xù)方程、Navier-Stokes方程和turbulencemodel方程，利用計(jì)算方法進(jìn)行求解；3）通過(guò)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬方法的驗(yàn)證和對(duì)比，從而得出優(yōu)化方法；4）通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析和比較，得出最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。四、預(yù)期成果通過(guò)本次研究，我們期望能夠：1）研究通風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性，建立三維數(shù)值模擬模型；2）采用數(shù)值模擬技術(shù)，計(jì)算得出通風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)分布；3）對(duì)不同參數(shù)下的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析和評(píng)估，為更好地優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)；4）提高通風(fēng)機(jī)的性能和品質(zhì)，為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、環(huán)保等領(lǐng)域提供更優(yōu)的通風(fēng)技術(shù)服務(wù)。五、研究進(jìn)度安排時(shí)間節(jié)點(diǎn)|研究任務(wù)|---------|--------|1個(gè)月|了解通風(fēng)機(jī)的流動(dòng)特性，建立數(shù)值模擬模型，編寫(xiě)計(jì)算程序；|2個(gè)月|計(jì)算不同參數(shù)下的流場(chǎng)分布和壓力分布；|3個(gè)月|分析和對(duì)比計(jì)算結(jié)果，確定設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)；|4個(gè)月|對(duì)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；|5個(gè)月|整理研究成果，撰寫(xiě)論文。|六、參考文獻(xiàn)[1]HuangJ,YangY,LiuJ,etal.Acomputationalfluiddynamicssimulationofthewindflowfieldofalargeaxialfan[J].AdvancesinMechanicalEngineering,2019,11(10):1687814019876766.[2]ZhangQ,LiS,MaZ,etal.NumericalstudyofthefluiddynamicsandaerodynamicnoiseofaSiroccofanbymeansoflarge-eddysimulation[J].JournalofSoundandVibration,2019,456:96-116.[3]KaricV,DuricN,PetrovicB.Large-eddysimulationofflowfieldinanaxialfan-Experimentvalidation[J].AdvancesinMechanicalEngineering,2018,10(7):1687814018780357.[4]WangX,WangZ,YuY,etal.Numericalsimulationandexperimentalinvesti