由于抛送叶轮的结构比较复杂,首先使用三维建模软件Pro/E建立抛送叶轮的实体模型,如图2.2所示。然后将Pro/E所生成的抛送叶轮三维实体模型(STEP文件)导入CFD前处理软件GAMBIT中,并在GAMBIT中生成计算区域的实体模型。
图2.1 抛送装置流动空间及坐标系示意图
图2.2 抛送叶轮实体模型
在GAMBIT中建模时,采用自底向上的方法,即首先生成各部分的关键点,从而生成相应的线、面和体。由于外壳与轴承座及轴之间的间隙较大,计算时必须考虑。经过对整个抛送装置的结构进行分析,便于后序的网格划分,将整个计算区域分成了六个部分,分别是入口流道、抛送叶轮流道、圆形外壳流道、出料管流道和轴承座两侧的两个间隙流道。先分别建立这六个部分的实体模型,再根据它们之间的几何拓扑关系组合在一起以形成整个抛送装置的流道实体模型。
(1)圆形外壳腔体的建立 首先在xy坐标平面内生成圆形外壳腔体的一个侧面,然后将该截面沿腔体宽度(z方向)进行扫掠操作,并将生成实体沿z方向平移,即可建立实际的圆形外壳腔体。
(2)抛送叶轮腔体的建立 首先在xy坐标平面内生成抛送叶轮腔体的一个侧面(ϕ710mm的圆面,比抛送叶轮直径ϕ700mm大10mm),然后将该截面沿腔体宽度(z方向)进行扫掠操作,并将生成实体沿z方向平移,即可建立实际的抛送叶轮腔体。
(3)圆形外壳流道的建立 用布尔差运算从圆形外壳腔体中减去抛送叶轮腔体(并保留),即可生成圆形外壳流道。
(4)抛送叶轮流道的建立 用布尔差运算从抛送叶轮腔体中减去抛送叶轮实体(从Pro/E中导入),即可得抛送叶轮流道。(www.daowen.com)
(5)入口流道和出料管流道的建立 建立方法和圆形外壳流道一样,略。
(6)轴承座及轴与外壳间隙流道的建立 由于两轴承座与外壳相邻的两侧面已随抛送叶轮实体在Pro/E中建立(图2.2),在外壳两侧与轴承座两侧面间建立两个圆柱形腔体,用布尔差运算减去轴实体(即抛送叶轮实体),可得轴承座两侧的两个间隙流道。
将入口流道、抛送叶轮流道、圆形外壳流道、出料管流道和轴承座两侧的间隙流道集成在一起,且将各流道交界面联结为同一个面,成为内交界(interior),这样就建立了整个叶片式抛送装置的流道实体模型。
为了减少入口和出料弯管下方开口处的气流回流,增大了这两处的计算体积。同时为了便于划分网格,将正方形进料口改为圆形(正方形的外接圆)进料口,如图2.3、图2.4所示。
图2.3 抛送叶轮实体模型
图2.4 计算区域网格图
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