永磁调速器两相的数值模拟

点击量：1994   日期：2019-06-20       为了确定永磁调速器防积灰的效果，现对永磁调速器进行两相流的数值模拟研究。
      1 两相流的数值模拟

      确定了永磁调速器的最终模型，此时叶片的数量为10，角度与端面的角度为45 度，导体转子外侧叶片与导体转子旋转方向一致。永磁转子内侧叶片方向与永磁转子旋转方向一致，外侧叶片与永磁转子旋转方向相逆，导体转子内圆周的翅片数量为24，翅片与法线的夹角为-30°（如图6-1 所示，图中箭头为导体转子的旋转方向）。

图6-1 永磁调速器左右两侧的侧视图（左侧为入口3、4，右侧为入口1、2）

图6-2 永磁调速器轴截面的速度矢量图

      为了得到永磁调速器两相流的模拟结果，验证永磁调速器模型的可靠性，首先按照求解模型选择和边界条件设定，然后选择DPM 模型，灰尘颗粒的质量分数为10%，颗粒由于悬浮在空气流体中，永磁调速器正常工作时，导体转子和永磁转子发生旋转，叶片和翅片带动永磁调速器内部的空气流体发生旋转，导致内部压强减小，大气压把永磁调速器外部的空气流体以及灰尘颗粒挤入永磁调速器，所以灰尘颗粒的初始速度很小，我们设置其初速度为0.1m/s，对永磁调速器模型进行数值模拟，得出粒子在永磁调速器内部运行轨迹图（如图6-3 所示）、内流场的速度云图（如图6-4 所示）以及颗粒在永磁调速器内部的分布图（如图6-5，图6-6 所示）。

图6-4 永磁调速器横截面的速度云图

（第一幅图为穿过永磁转子的横截面，第二幅图为第一幅图中间区域的放大，第三幅图为永磁转子一侧靠近风罩壁面的横截面）

      空气中的灰尘颗粒悬浮在空气中，由于永磁调速器内部压力减小，导致空气流体和灰尘颗粒以很小的速度被大气压挤压到永磁调速器内部，此时空气流体随着旋转的导体转子开始运动，空气流体中的灰尘颗粒刚进入永磁调速器时，速度较小，由图6-3 可知空气流体中灰尘颗粒大多数被导体转子带着旋转，然后随着空气流体从出口流出，当灰尘颗粒到达出口时，此时颗粒的速度为107m/s，达到最大（如图6-4 所示），少部分随着导体转子的运动时从导体转子的窗口旋转进入永磁调速器的导体转子和永磁转子内部，然后从入口3 和入口四流出，而入口3 和入口4 进入的空气流体基本可以忽略不计，由图6-5、图6-6 可知，在永磁调速器永磁转子一侧的入口3 和入口4 有积灰，永磁转子的窗口有少量积灰，此外，在永磁调速器永磁转子一侧风罩壁面也有积灰，但是不是很严重，对用永磁调速器的影响很小，整体优化后永磁调速器风罩内的空气流速较之前有了明显的提高，灰尘颗粒在永磁调速器停留的体积分数很小，所以此模型的防积灰效果良好