我有一個問題,在天花板上掛著一風扇,請問在什麼位置風的強度最大?

大神快來解決。。。


電風扇是一種軸流風機,其直徑上的速度分布為雙峰型。其射流擴張角約為11度,因此對於天花板上的風扇來說,你就坐在葉片邊緣的正下方就可以了。


根據題主的題目要求,簡單的建立一模型進行CFD模擬,簡化模型為:以一正方體作為房間,頂面作為天花板,側面開一窗戶,天花板上安裝一電風扇,以500rpm的轉速進行旋轉,暫時不考慮房間內其他陳設對於氣流的影響。

1.建立簡化模型

利用proe4.0進行建模

2.對模型劃分網格

利用gambit劃分網格:

(1)導入模型後,為了劃分網格的方便,進行簡單的前處理,如圖所示

(2)劃分網格並查看網格的質量

(3)設置邊界條件(此模型與攪拌模型類似,邊界條件的設置可參考攪拌操作的設置,包括動域、靜域、交界面以及出口等的設置)

(4)生成mesh文件

3.fluent求解

導入到fluent15.0進行算前設置:

下面附圖關鍵的幾部操作,詳細細節操作可參看我的另一個關於攪拌的回答。

初始時刻的速度圖

設置好後進行迭代計算,我大約是算了4.5~5個小時左右的樣子。

4.模擬結果

速度雲圖

如果單單根據模擬結果來看,最大速度是出現在緊貼電風扇扇葉的一層流體,以及扇葉最外緣且靠下方處的流體,因為迭代時間僅5秒且並沒有完全收斂,所以猜想繼續算下去的話應該速度會在葉片外緣向下延伸,會逐漸衰減,但也遠比正中間速度要大,所以為什麼我們坐在正下方吹電扇並沒多少風的原因就在這裡。


每次看到這種看似「很簡單」的問題,都不由得一怵


並找不到關於電風扇的論文,找了一下模擬直升機旋翼尾流風速場的。除了直升機在向前飛以外情況和電風扇差不多。
下面上圖:

下圖分別是兩個速度等高線圖的橫斷面,看得很清楚,紅色的部分速度最大,換成電風扇也就是風扇最外面邊邊處的正下方。
下面講一下我的理解:旋翼尾流相當於是在一個區域內施加了一個動量輸入,但是和這個動量輸入不是平均分布的,在同樣的角速度下,明顯是半徑越大的地方速度越快。於是邊緣處是這個動量輸入最集中的地方。而對於點源的動量輸入,其尾流的速度分布如下圖:

你可以把風扇的氣流想像成無數個點源的集合體,而在邊緣處點源的動量最大,所以在邊緣的正下方是風最大的。這也是為什麼同樣轉速的小風扇不可能比大風扇風大。
模擬的圖來自:Yongjie Shi, Guohua Xu Peng Wei (2016) Rotor wake and flow analysis
using a coupled Eulerian–Lagrangian method, Engineering Applications of Computational Fluid
Mechanics, 10:1, 386-404, DOI: 10.1080/19942060.2016.1174887

理論部分純屬個人為此找一個合理解釋,可能不對,如有不對歡迎指出。


很可能是風扇葉上風最大(逃)


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