空气滤清器内不可压缩三维湍流流场的数值模拟贾彦龙韩青陈宪琳苏新梅王仁人7

　　摘要：采用商用计算流体力学(CFD)软件STAR-CDV3.26求解了直径为400mm纸滤芯的空气滤清器三维流速

　　场以及压力场分布，应用高雷诺数k-ε模型封闭雷诺方程,构成二方程模型。计算过程中,采用了压力修正法中的

　　SIMPLE算法。通过分析提出了空气滤清器外部结构的优化方案，对提高通过滤芯的流体流量，降低外壳承受压

　　空气滤清器内不可压缩三维湍流流场的数值模拟贾彦龙韩青陈宪琳苏新梅王仁人7

　　摘要：应用通用CFD软件STAR-CD，采用SIMPLE算法和高雷诺数k-ε湍流模型，对某一型号空气滤清器内

　　的不可压缩湍流流场进行了三维数值模拟，其中使用了多孔介质模型对滤网进行了模拟，给出了空气滤清器内的

　　速度场和压力场。着重分析了进气角度不同时的空气滤清器内速度和压力分布。计算结果表明：空气滤清器内存

　　在涡流；改变入口的进气角度，可以使涡流的大小及位置发生改变；气流在多孔介质区域产生了很大的压力损失。

　　摘要：轴流风扇是通风散热设备的重要部件之一，气动性能和声学性能是其两大关键技术指标。本文采用

　　FLUENT6.2内嵌的计算气动声学(CAA)模块对风扇的声场特性进行了数值分析并与实验结果进行了对比。结果表

　　明，采用数值计算的方法得到原型轴流风扇的总声功率级和声源指向性与实验测试结果吻合较好.

　　亚军：MSC.Marc复杂高层的时程分析创作者：luxz**季军：1stopt时间相关的微分方程的回归创作者：ilxy

　　(2)自选题材，任意同北京2008Olympic奥运会有关的作品（自我想象，自己实现，自我超越）；

　　摘要：冲蚀磨损是引起材料破坏或设备失效的一个重要原因，陶瓷材料由于其所具有的某些固有属性而在冲

　　蚀环境下应用得越来越广。本文详细介绍了陶瓷材料的冲蚀磨损理论，简要介绍了研究冲蚀磨损问题的传统方法，

　　摘 要：根据喷砂工作原理和喷枪结构特征建立了引射段的自由射流模型，采用有限元软件进行仿真，研究了

　　冲蚀磨损前后喷砂嘴内磨料的冲蚀速度变化过程，结合陶瓷材料的冲蚀磨损理论，研究了陶瓷喷砂嘴的冲蚀磨损

　　摘 要：本文建立了IC引线键合机的带线夹变幅杆系统的运动微分方程，以及带线夹和不带线夹变幅杆系统的

　　有限元仿真模型，并对仿真模型进行了动态特征参数分析比较，同时，通过试验模态测试结果分析，仿真结果与

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　　摘 要：电子连接器是一种机械电子系统，主要用于设备间的输入输出。本文旨在研究出电子连接器插拔力性

　　能的有限元分析方法，采用软件为ANSYS。经过对模型简化方法的修正，并与实验结果的对比，得出进行耳机电

　　摘 要：物质的分布既均匀又不均匀，均匀是相对的，不均匀是绝对的。宇宙中既有无数的星体，也有广阔的

　　空间。宇宙是变动性与稳定性的统一，是膨胀性与收缩性的统一，是有限与无限的统一，是欧氏几何性质与非欧

　　几何性质的统一，是高速运动与低速运动的统一，是弯曲与平直的统一。质量无限小的物质可以说是不弯曲的。

　　物质的弯曲不是绝对的。一是物质弯曲的方向、程度不同，弯曲的地点、时间不同；二是物质弯曲的程度不是一

　　成不变的；三是质量无限小的物质不弯曲。当物质弯曲程度由小变大时，物质就要缩小；而当弯曲程度由大变小

　　时，物质就要膨胀。宇宙膨胀、大爆炸等现象是物质的弯曲程度由大变小时的表现；而当物质弯曲程度由小变大

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　　摘 要：采用商用计算流体力学(CFD) 软件STAR-CDV3.26 求解了直径为400mm纸滤芯的空气滤清器三维流速场以及压

　　力场分布，应用高雷诺数k-ε模型封闭雷诺方程,构成二方程模型。计算过程中,采用了压力修正法中的SIMPLE 算法。通过分

　　析提出了空气滤清器外部结构的优化方案，对提高通过滤芯的流体流量，降低外壳承受压力有显著效果。

　　空气滤清器对发动机的动力性、经济性及使用寿命等都有很大的影响。利用计算流体动力学对其内部

　　流动进行模拟已逐步成为重要手段，通过这种“数值试验”可以充分认识流动规律, 进行优化设计,并可以

　　大幅地减少实验研究工作量。本文采用STAR-CD 3.26 软件，对某厂生产的空气滤清器的速度流场和压力

　　场进行了模拟和计算，并对其外部结构进行了优化。文中应用压力修正法中的SIMPLE 算法对空气滤清器

　　选取某厂生产的空气滤清器为研究对象，该滤清器选用的滤芯为纸滤芯，其半径 R=200mm，厚度δ

　　=25mm，外壳为长方体，其结构参数分别为：长l=500mm,宽w=500mm，高h=400mm，简化后模型比较简单，

　　(5) 当滤清器在稳定工况下工作时，温度基本保持不变，可认为整个流动过程是个等温过程。

　　对空气粘性与非粘性的判断:为了尽量考虑实际的流动情况，认为空气是粘性流体，取粘性系数为

　　通过雷诺数的大小判断空气的流动型态，经计算可得出雷诺数Re=2.66×10

　　其流动为紊流。对于紊流现象的模拟，选用高雷诺数k-ε模型。最终确立的模型定为三维不可压缩定常粘性

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　　本征方程：流体在多孔介质（滤芯）中的流动，除了遵守连续性方程和动量方程以外，还要遵守达西

　　壁面方程：以上的湍流模型是基于高Re数提出的，而近壁处的Re数较小，因此在近壁区域采用壁面函

　　采用三维非结构化网格，要避免过密或过疏的网格。网格过疏往往会导致计算结果不精确甚至完全错

　　误，最终不收敛；而网格过密则会使计算量大大增加, 不仅对计算机的硬件要求较高，而且还增加了计算

　　时间。本文直接利用 pro-star 完成计算网格的划分，在空气滤清器的网格生成过程中，对于滤芯与壁面之

　　间的网格是先利用 patch 命令做成一个板单元，然后对其进行拉伸来得到的；对于滤芯内部的网格则是直

　　接利用 star guide 面板的三维网格生成方式来创建，这样将命令生成网格方式和面板生成网格方式有机的

　　结合起来完成了空滤器计算网格的划分。考虑到空气滤清器的滤芯过滤体为轴对称结构，取其一半的几何

　　模型，有效地减少了计算量。计算区域的总单元数为3200，节点数为7245。网格划分如图2 所示。

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　　(1) 进口边界条件：假设进口处速度均匀分布，平均速度为 40m/s，进口处的k-ε边界条件采用文献

　　(2) 出口边界条件：在出口边界取充分发展的管流条件，设定出口压力为零（相对压力）P=0。

　　(4) 对称面边界条件：空滤器中面所在品面为symmetry 对称边界条件。

　　为了增加通过滤芯的进气量，对空滤器的外部结构进行了优化设计。通过对空气滤清器优化前后的速

　　对图2 所示空滤器的原始模型进行计算，其结果如图3、图4 所示。可以看到，出口处的速度较大，

　　其最大值为73.16m/s，出口处的负压较大，最大负压达到4363pa，并且压力分布不均匀。

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　　对比原始模型后，对空滤器的大小进行了优化设计，并重新进行了速度和压力分析。其滤芯直径仍为

　　经过计算输出的三维速度场矢量图如图6所示，出口处的最大值为39.72m/s。从图7压力场标量云图中，

　　可以看到出口处的负压相对减小，其值为1206pa。通过对比分析可知，经过优化后的空气滤清器输出速度

　　对外壳的冲击较小，有较多的流体通过滤芯，且压力分布均匀，出口处形成的负压较小。

　　(1) 应用计算流体力学软件STAR – CDV3.26 采用直接生成几何模型的方式对滤芯直径为400mm 的

　　(2) 通过分析提出了新的改进方案 ,计算结果表明，该优化方案有对外壳冲击力小，可使更多的流体

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　　[2] 陶文铨. 数值传热学[M] . 西安：西安交通大学出版社，1988 年7 月

　　作者简介： 韩 青， 女（1982.9-），在读硕士研究生，研究方向为流体传动与控制。