流體機械流場分析-六片扇葉-94年華梵大學機電工程學系專

194年華梵大學機電工程學系專題研究成果報告流體機械流場分析-六片扇葉指導教授：湯同達教授參與學生：B9102105王家濬一、摘要流體機械運用的非常廣泛諸如船飛機、潛水挺等運輸工具等等。流體機械要如何更有效發揮效果和如何提高其安全性都是非常重要的，也因為如此流體機械的分析也是非常重要的ㄧ環，由於葉片的外形及三維曲面變化不容易使用理論完成分析，也因為如此可以使用專業軟體STARCD做出完整的分析。二、前言由於流體難以觀察和分析，為了能夠更了解流體特性，所以我開始使接觸STARCD這套軟體；並運用這套軟體讓我對流體機械有更深一層的認識。由於STARCD可以進行流體的模擬，由於流體本身會受溫度和流體密度以及內部扇葉轉動所造成的壓力差而產生不同的結果，由於STARCD的方便性使我們能夠有效和正確的了解流體的特性。能量可以藉流體為介質進行傳遞的過程，這些能量可以轉換成功或者是潛勢能來做為不同的用途，而進行能量轉換或者裝置則統稱為流體機械。三、研究目的流體機械主要運動原理是藉由葉片旋轉造成的壓力差以動態方式將能量轉換至其周遭流體。而扇葉的設計上的重點低噪音還有氣動效率。我們將探討葉片彎曲程度不同的兩組扇葉其速度和壓力之間的關係，並探討葉片彎曲程度的不同來比較葉片的氣動效率。四、流體機械模型架構扇葉1(type1)扇葉2(type1)五、流體分析扇葉12扇葉2絕對速度扇葉1吸入面絕對速度扇葉2吸入面絕對速度扇葉1剖面絕對速度扇葉2剖面絕對速度扇葉1橫切5絕對速度扇葉2橫切5相對速度扇葉1吸入面3相對速度扇葉2吸入面相對速度扇葉1剖面相對速度扇葉2剖面相對速度扇葉1橫切5相對速度扇葉2橫切5壓力圖剖面扇葉1扇葉2扇葉1橫切54扇葉2橫切5進口壓力扇葉1前端剖面扇葉2前端剖面六、數值計算在忽略重力場的情況下流場的各種行為可由連續方程式和動量方程式來描述。連續方程式∂ρ/∂t+∂(ρu)/∂x+∂(ρν)/∂y+∂(ρw)/∂z=0……(1)動量方程式X方向：ρ(∂u/∂t+u(∂u/∂x)+ν(∂u/∂y)+w(∂u/∂z))=－P/x+μ(∂²u/∂x²+∂²u/∂y²+∂²u/∂z²)……(2)Y方向：ρ(∂ν/∂t+u(∂ν/∂x)+ν(∂ν/∂y)+w(∂ν/∂z))=－P/y+μ(∂²ν/∂x²+∂²ν/∂y²+∂²ν/∂z²)……(3)Z方向：ρ(∂w/∂t+u(∂w/∂x)+ν(∂w/∂y)+w(∂w/∂z))=－P/z+μ(∂²w/∂x²+∂²w/∂y²+∂²w/∂z²)……(4)由（1）和（4）式可以求出流場內的速度場和壓力場，由於包含旋轉部份以旋轉座標為基準的不可壓縮流可以簡化成下式STAR-CD(SimulationofTurbulentflowinArbritaryRegions)可分析流體機械之三維流場，原理是利用質量和動量守恆方程式來求解。七、結論理想的情況下通常不希望葉片內會產生渦流，當葉片產生渦流時會降低葉片帶動液體運動的效率，所以減少渦流的產生也是非常重要的。由於邊界條件設定時我們有設定葉片轉速和有給入口速度所以和實際有所不相同，所以模擬出來的狀況和實際上不ㄧ樣。