In summary, the following method can be used to iteratively calculate the flow field in the cross-flow fan using the body-force method. In the bladed region where the distributed body-force fields View the MathML source and View the MathML source are used to represent the effects of the blades on the flow field, given an initial guess of the flow field, the unknowns (View the MathML source) in the problem can be calculated with the following procedure:
(1)
Update the distribution of flow deviation, or the unit vector View the MathML source, using a flow deviation model.
(2)
Update the blade body-force field View the MathML source using Eqs. (35) and (39).
(3)
Update the viscous loss body-force field View the MathML source using Eq. (36) given the rotary total pressure field View the MathML source. If a loss model such as that shown in Fig. 12 is used, then the rotary total pressure field View the MathML source must first be constructed to compute the magnitude of the viscous loss body-force field given in Eq. (37). One such model was discussed earlier in Section 2, where the total pressure loss coefficient View the MathML source defined in Eq. (14), which is given as a function of flow incidence (Fig. 12).
(4)
Update the radial velocity component cr by solving the radial momentum equation given in Eq. (32).
(5)
Update the tangential velocity component cθ using the flow-tangency condition given in Eq. (30).
(6)
Update the pressure field p using the continuity equation given in Eq. (31).
The solutions to these equations are subjected to the appropriate boundary conditions. For the model presented here, it includes the inlet/outlet conditions, along with the no-slip condition along the housing geometry.
Assuming that the complexity of the housing geometry can be handled numerically, e.g. by meshing the flow domain and coming up with a stable and efficient method to solve the equations described numerically, there are still many challenges that need to be resolved in order to turn the actuator method discussed here into a reliable predictive tool. First, as the blade moves through one revolution, it experiences region A where a cascade model can potentially be used, but it also passes through regions B and C where flow incidence varies dramatically and the concept of cascade flow is not appropriate. Second, in the through-flow region where the flow behavior can be approximated as cascade flow, a flow deviation model is required (e.g. the cascade curves shown in Fig. 12). In particular, this model is needed to estimate the normal vector View the MathML source describing the local relative mean streamlines. In actuator disk/duct models used for axial and radial turbomachines, flow deviation is modeled is a function of flow incidence at the leading-edge [37]. However, the flow is highly unsteady in the through-flow region of the cross-flow fan, undergoing large and rapid changes in flow incidence from one end of the through-flow arc to the other. Hence, as discussed in Section 2, this type of correlation may also need to include the time history of flow turning (dynamic lift model), in addition to the instantaneous flow incidence. For aero-propulsion applications, this challenge is compounded by the fact that the relative flow can be transonic and supersonic in the blade passage at relatively low flight speed [30] and [41], and it is well known that shock wave location and strength can be sensitive to small changes.
As an example of steady-flow actuator modeling, we present some results from a body-force method developed by Combes and Marie [47]. The body-force formulation in this work was conceptually similar to the one described above, although the implementation in a finite-element RANS code was greatly simplified. In particular, a source term was added to the tangential momentum equation only (i.e. FB,θ ≠0 while FB,r=0), and the magnitude of the tangential body force was assumed constant and was simply adjusted so that the overall flow field matched the experimental data at one flow rate. Fig. 38 shows the velocity field predicted by their body-force model on the cross-flow fan tested by Mazur and Singh [40]. Although the main flow features were captured by the method, i.e. the existence of the eccentric vortex and a re-circulating region at the fan inlet region, the method was not able to predict the fan performance with this crude model of the blade force. Egolf [48] reported a more refined method of modeling the blade body-force fields using experimentally derived flow turning schedules and a loss model. This preliminary model was able to obtain good qualitative representation of the flow field at various flow coefficients, however, it was not able to obtain accurate prediction of fan performance either. Given the fact that more elaborate quasi-steady turning and loss correlations could yield better results, these examples are useful in illustrating the challenges of modeling methods that represent the general action of the impeller blading.
ในสรุป สามารถใช้วิธีต่อไปนี้เพื่อคำนวณกับฟิลด์ลำดับในการข้ามพัดลมโดยใช้วิธีการบังคับร่างกายซ้ำ ๆ ในภูมิภาค bladed ที่ฟิลด์บังคับร่างกายกระจายดู MathML แหล่งและมุมมองที่ใช้แสดงลักษณะของใบมีดที่เขตกระแส ให้เดาการเริ่มต้นของฟิลด์ลำดับต้น MathML, unknowns (ดูต้น MathML) ในปัญหาสามารถคำนวณได้ตามขั้นตอนต่อไปนี้:(1)ปรับปรุงการกระจายของความเบี่ยงเบนของกระแส หรือเวกเตอร์หน่วยดูต้น MathML ใช้แบบเบี่ยงเบนกระแส(2)ปรับปรุงฟิลด์บังคับร่างกายใบมีดดูต้น MathML ใช้ Eqs (35) และ (39)(3)ปรับปรุงฟิลด์บังคับร่างกายสูญเสียความหนืดดูต้น MathML ใช้ Eq. (36) ให้โรตารีรวมฟิลด์ดันดูราคาต้น MathML ถ้าใช้แบบขาดทุนเช่นที่แสดงใน Fig. 12 แล้วดันโรตารี่รวมฟิลด์มุมมองแหล่ง MathML ต้องก่อนสร้างจะคำนวณขนาดของฟิลด์บังคับร่างกายสูญเสียความหนืดใน Eq. (37) หนึ่งรุ่นกล่าวถึงก่อนหน้านี้ในส่วน 2 ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียความดันทั้งหมดดูต้น MathML ใน Eq. (14), ซึ่งเป็นฟังก์ชันของการไหล (Fig. 12)(4)ปรับปรุง cr ส่วนความเร็วแนวเล็ง โดยแก้สมการโมเมนตัมรัศมีใน Eq. (32)(5)อัพเด cθ คอมโพเนนต์ tangential ความเร็วที่ใช้เงื่อนไขกระแส tangency ใน Eq. (30)(6)ปรับปรุง p ฟิลด์ดันใช้สมการความต่อเนื่องใน Eq. (31)การแก้ไขสมการเหล่านี้อยู่ภายใต้เงื่อนไขขอบเขตที่เหมาะสม สำหรับรูปแบบการนำเสนอที่นี่ มันมีเงื่อนไขทางเข้าของ/ร้าน พร้อมเงื่อนไขไม่จัดส่งตามอยู่อาศัยรูปทรงเรขาคณิตสมมติว่าจะจัดการความซับซ้อนของรูปทรงเรขาคณิตอยู่อาศัย เรียงตามตัวเลขเช่น meshing โดเมนขั้นตอน และตามมา ด้วยวิธีที่มีประสิทธิภาพ และมีเสถียรภาพเพื่อแก้สมการอธิบายเรียงตามตัวเลข ยังมีความท้าทายมากมายที่จำเป็นต้องแก้ไขเพื่อเปิดวิธี actuator ที่พูดถึงนี่เป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้คาดการณ์ ครั้งแรก เป็นใบมีดเคลื่อนที่ผ่านการปฏิวัติหนึ่ง เรื่องประสบการณ์ภูมิภาค A ซึ่งอาจจะใช้แบบจำลองทั้งหมด แต่ยังผ่านภูมิภาค B และ C ที่เกิดกระแสแตกต่างกันอย่างมาก และแนวคิดของขั้นตอนทั้งหมดไม่เหมาะสม ที่สอง ในภูมิภาคผ่านขั้นตอนที่ลักษณะการทำงานของกระแสสามารถเลียนแบบเป็นขั้นตอนทั้งหมด แบบเบี่ยงเบนกระแสจำเป็น (เช่นแบบเรียงซ้อนโค้งแสดงใน Fig. 12) เฉพาะ รูปแบบนี้จะต้องประเมินสรรค์เวกเตอร์ปกติดูต้น MathML อธิบายค่าเฉลี่ยสัมพัทธ์ภายใน ใน actuator ดิสก์/ท่อ รุ่นใช้สำหรับแกน และรัศมี turbomachines ความเบี่ยงเบนของกระแสจะจำลองได้ฟังก์ชันของไหลริมนำ- [37] อย่างไรก็ตาม การไหลได้สูง unsteady ในภูมิภาคผ่านขั้นตอนของพัดลมข้ามกระแส ผ่าตัดอย่างรวดเร็ว และการเปลี่ยนแปลงในอุบัติการณ์ไหลจากปลายด้านหนึ่งของส่วนโค้งผ่านขั้นตอนอีก ดังนั้น ตามที่อธิบายไว้ในส่วนที่ 2 ชนิดของความสัมพันธ์อาจต้องรวมประวัติเวลาเปิด (ยกแบบจำลอง), นอกจากกระแสที่กำลังเกิดกระแสด้วย สำหรับการใช้งาน aero ขับเคลื่อน ความท้าทายนี้จะเพิ่มความจริงที่ว่า กระแสสัมพันธ์สามารถ transonic และเหนือในเส้นทางใบที่ความเร็วในการบินค่อนข้างต่ำ [30] และ [41], และเป็นที่รู้จักว่า ตำแหน่งที่คลื่นกระแทกและความแข็งแรงสามารถความไวต่อการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กเป็นตัวอย่างของ actuator steady-ขั้นตอนการสร้างโมเดล เรานำเสนอบางผลลัพธ์จากวิธีบังคับร่างกายพัฒนาทาง Combes มารี [47] กำหนดบังคับร่างกายในการทำงานนี้ถูกทางแนวคิดคล้ายกับอธิบายไว้ข้างต้น แม้ว่าการดำเนินการองค์ประกอบจำกัด RANS รหัสถูกประยุกต์อย่างมาก โดยเฉพาะ คำต้นฉบับถูกเพิ่มสมการโมเมนตัม tangential เท่านั้น (เช่น FB, ≠0 θขณะ FB, r = 0), และขนาดของแรงกาย tangential ถูกสันนิษฐานคงมีเพียงแค่มีการปรับปรุงเพื่อให้ฟิลด์ขั้นตอนโดยรวมตรงกับข้อมูลการทดลองที่อัตราการไหลหนึ่ง แสดง fig. 38 ฟิลด์ความเร็วทำนาย โดยรุ่นตัวแรงของพัดลมข้ามขั้นตอนทดสอบ โดย Mazur และสิงห์ [40] แม้ว่าลักษณะการทำงานของกระแสหลักถูกจับ โดยวิธี เช่นการดำรงอยู่ของ vortex หลุดโลกและภูมิภาคอีกครั้งหมุนเวียนในภูมิภาคทางเข้าของพัดลม วิธีการไม่สามารถทำนายประสิทธิภาพการทำงานของพัดลม ด้วยรูปแบบนี้ดิบบังคับใบมีด Egolf [48] รายงานวิธีกลั่นมากขึ้นของฟิลด์บังคับร่างกายใบมีดที่ใช้ experimentally ได้รับกระแสการเปิดตารางและแบบขาดทุนในการสร้างโมเดล รุ่นนี้เบื้องต้นสามารถนำเสนอคุณภาพดีของฟิลด์ลำดับที่สัมประสิทธิ์การไหลต่าง ๆ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถคาดเดาถูกต้องประสิทธิภาพการทำงานของพัดลมโดย รับความจริงว่า ความละเอียดยิ่งขึ้น steady กึ่งเปิดและสูญเสียความสัมพันธ์ได้ผลลัพธ์ดีกว่า ตัวอย่างเหล่านี้มีประโยชน์ในการแสดงของแบบจำลองวิธีการที่แสดงถึงการดำเนินการทั่วไปของอีกผลัก
การแปล กรุณารอสักครู่..
