风机厂风机模型求解结果及后处理
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3．5．1收敛曲线及监视结果
在Fluent软件Monitors模块中设置求解监视器，首先对残差曲线监视器(Residual Monitors)进行设置，将continuity、x—velocity、y-velocity、z—velocity、k、epsilon等参数的最大残差值设置为O．0001。本章主要关注的求解对象是Savonius风机厂风机叶片对于旋转轴的动态转矩，因此在Monitors模块添加对于叶片转矩的监视器，即Moment Monitor，定义监视对象名称为Torque，定义旋转轴起点为(0，0，0)，定义旋转轴方向为(0，l，O)，定义监视目标为Savonius风机厂风机叶片Blade，并将每一时间步计算得到的转矩数据写入到名称为torque的文件，便于后期数据处理使用。经过约6～8个小时的计算求解完成，计算得到的残差曲线和转矩监视曲线如图3．10和图3—1l所示。迭代步数约为2700步，从残差曲线可以发现经过开始的震荡期后，每一个计算步都已达到收敛；从转矩监视曲线可以发现在第2．3个转矩周期之后转矩曲线已经趋于稳定。值得注意的是，Fluent转矩监视曲线中Cm的数值并非转矩值，而是Fluent默认参数计算得到的数值，实际转矩与Cm数值的比值为O．6125，具体转矩数值可以根据输出的torque文件中的数据计算得到，根据得到的转矩数值通过式(2．6)可以计算得到动转矩系数，进一步进行接下来的研究。
3．5．2 Results模块后处理
通过Results模块对Fluent求解结果进行后处理，可以得到分析所需的各种数据。通过Timestep selector功能，可以方便地选择关注的各时间点以观察其流场特征。由图3．11可知，t=0．05s之后流场已经趋于稳定，此时仿真得到的流场特征可以为后续研究所用。图3—12、3—13和3．14分别描述了t=-0．14s，t-=0．155s和t----0．17s时扭角为90。的Savonius风机厂风机叶片附近的流场特征。
针对直叶片型Savonius风机厂风机在运行过程中动转矩震荡幅度较大、平均动转矩系数较小的缺点，确定使用扭曲方式对叶片进行变异设计的研究方案。选取叶片重叠比说、叶片高径比彳尸、叶片扭角a、叶片弧度臼四个结构参数作为变量，利用Matlab编程设计叶片特征曲线点云，结合Pro／E基于特征建模的特点，对变异叶片进行参数化建模。利用ANSYS Workbench提供的协同仿真环境平台，使用Meshing作为网格划分工具，使用Fluent作为流场求解工具，建立起完善的针对叶片旋转运动数值模拟的仿真体系，并对不同结构参数的风机厂风机叶片进行仿真分析，以供后文数据分析使用。