请教一个fan boundary condition的算例

blusiustll

大家好，我做了一个有关fan boundary condition的算例，不知道对不对，拿过来跟大家讨论下
我是把风力机简化成一个fan盘，由于风力机吸收能量，风经过旋转的风力机之后，速度会下降，压力会下降，而我计算的结果是风经过风力机之后，速度出现了上升，之后才下降的，而且之后压力下降的非常厉害。
来流速度为5.3m/s，图1是速度分布，图2是压力分布，在fan boundary condition中设定了旋转，旋转速度为10rpm。

[ 本帖最后由 blusiustll 于 2010-12-26 12:08 编辑 ]

blusiustll

大家没做过此类计算吗？请高手过来指点下

uesoft

我觉得可能是正确的。

blusiustll

可是从速度分布图来看，风吹过风力机之后，速度出现了很大程度的上升，这不是给风注入能量吗？风力机是从风中吸收能量才对的啊。我有点疑惑了……

zhwuav

你试试用Exhaust Fan（耗能风扇边界条件）

uesoft

原帖由 blusiustll 于 2010-12-19 16:36 发表
我是把风力机简化成一个fan盘，由于风力机吸收能量，风经过旋转的风力机之后，速度会下降，压力会下降

“速度会下降，压力会下降”
我个人认为这是你想象的，事实可能并非如此。压力下降是可能的，因为一部分静压要转换成电能，能量要守恒。风速可能维持原来的风力机之前的值，因为质量要守恒。在吹过叶片的瞬间，因为叶片占掉面积，流道狭窄会造成急速的风流动，而吹过叶片之后，风速应该会恢复到叶片之前的值，至于在多少距离恢复，这正是你的研究要回答的问题。事实上，你的研究已经得到了答案，现在只是需要将其应用到风电场而已。结论就是：下一排风力机必须位于风速、风压完全恢复的位置之后，你获得的后处理图像已经清晰地显示了下一排风力机的位置。当然，这个位置到底是否合适，也许需要考虑安装、维护、消防等空间，也许上下游两排风力机距离会进一步拉开。
所以以前建议你做叶片模型也是因为可以排除想象的缘故。

[ 本帖最后由 uesoft 于 2010-12-23 15:23 编辑 ]

通流

一个基本概念是：流体的机械等是动能加上势能。也就是总压。只有从总压分布中才能看出物理上是否合理。通过风扇面出现的速度增加是必然的。根据质量守恒，轴向速度不变，而气流通过风扇又得到了一定的切向速度。既然速度增加了，总压也要下降，那么静压就肯定下降。
不过，你的风扇前面似乎速度也是增加，就有点奇怪了。压力增加是对的。既然压力大了，速度肯定就小了。这就是机械能守恒。也就是伯努利方程。

blusiustll

原帖由 通流 于 2010-12-26 10:04 发表

                               
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根据质量守恒，轴向速度不变，而气流通过风扇又得到了一定的切向速度

下面的图是给出的总压图，从图中可以看出，在风盘前出现了震荡以及总压的升高，不知道这是由于什么原因引起的，是由于数值震荡引起？还是物理震荡？？

[ 本帖最后由 blusiustll 于 2010-12-26 12:49 编辑 ]

blusiustll

请看上面的图是否正确？怎么在fan前出现了总压的增加？？？这些额外的能量是从哪里来的呢？

uesoft

我认为风电厂被5个面的大气包围,除了上游风面流速,还有除地面以外的其他4个面,包括考虑高空大气垂直向下补气的影响.

另外,宏观上看,经过风力机,速度下降,压力下降,是有一定道理.至于具体的数值,我认为还是应该考虑叶片3D精确模型，同时对5个面的大气表面入口也要作出合理的设置，才可能有正确结果。

我认为在穿越风力机时使用伯努利方程p+ρgh+(1/2)*ρv^2=c肯定是有问题的，伯努利方程仅适用于无机械功输出的情况。风力机、水轮机是典型的机械能输出设备，流线穿越这样的机械能设备，穿越前后的常数C是不同的，其常数差即为机械功和摩擦热。

[ 本帖最后由 uesoft 于 2010-12-27 09:31 编辑 ]

blusiustll

从总压图上看出，fan的前方总能量有个小小的上升，不知道这个问题是由什么原因造成的 ，还是用fan本身就有错误……正在建立叶片的真实模型进行计算