【《某剪切粉碎机腔内流场数值模拟分析案例》1300字】

某剪切粉碎机腔内流场数值模拟分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u25268某剪切粉碎机腔内流场数值模拟分析案例 1120261.1CFD（计算流体力学） 1116991.1.1CFD的定义 1280581.1.2CFD的工作流程 114381.1.3CFD商用软件——FLUENT 2211431.2热固性塑料剪切粉碎机腔内的CFD模型建立 261611.2.1剪切粉碎机模型的建立 2164241.2.2腔内流场的网格划分和边界条件 41.1CFD（计算流体力学）1.1.1CFD的定义计算流体力学（CFD）是采用数值计算分析的方法，通过计算机求解流体运动控制方程或方程组，定量描述流场的离散，进而研究流体运动规律。计算流体力学是建立在经典流体动力学和数值计算方法基础上，通过计算机数值计算和图像处理的方法，在空间或平面上定量描述数值域，从而达到计算机模拟仿真的目的[8]。CFD常用于航天、爆炸、水利、能源、环境、建筑等领域。1.1.2CFD的工作流程采用CFD方法对流场进行数值模拟包括以下步骤：前处理。在进行流场数值计算前，首先对流场进行建模，并对已经建好的模型进行网格划分。求解器设置。确定所需的物理模型以及求解设置。物理模型包括湍流方程，能量方程等，求解设置有：初始条件、求解控制与监视和收敛判定。后处理。对计算后的数据进行处理，并通过图表的形式展现出来。可以通过矢量图、矢量云图、等直线图、流线图等方式表现出所得的计算结果。1.1.3CFD商用软件——FLUENT在众多CFD软件中，FLUENT是目前国际上比较流行的商业CFD软件。由于FLUENT操作界面友好、求解速度及计算精度高的特点，非常适合用于研究。2006年，FLUENT被ANSYS收购，在ANSYS中，FLUENT得到更多的研发投入，也是FLUENT得到世界认可的原因。FLUENT可以计算的物理模型问题包括耦合传热、热辐射、多相流、可压不可压流场、粒子输送过程、化学反应和燃烧等诸多方面问题[9]。如下图所示为FLUENT19.2的工作界面。图3-1fluent的工作界面1.2热固性塑料剪切粉碎机腔内的CFD模型建立1.2.1剪切粉碎机模型的建立粉碎机内部结构由剪切刀具和粉碎磨盘两部分组成，其中剪切刀具部分是将大物料尺寸减小。磨盘部分是将剪切后颗粒进行研磨，磨碎，从而达到需要的尺寸。因此，针对重要环节的磨盘部分进行流场域模拟。粉碎机内部主要结构就是外壳、剪切刀具和磨盘刀具。图3-2粉碎机内部刀具放置结构图剪切刀具如图所示，属于旋转刀具。通过creo5.0绘图软件，在锥形表面添加混合扫描的表面得到一个旋转刀具，通过旋转阵列得到三个刀齿。图3-3粉碎机剪切刀具结构视图图3-4剪切刀具刀齿的混合扫描过程图磨盘刀具如图所示，通过creos5.0是三维绘图软件在光滑圆盘上通过拉伸一组刀具，并通过旋转阵列可以得到一个工作面。图3-5粉碎机磨盘刀具结构视图由于是对粉碎机内部空间的流场进行分析，所以必须对模型进行封闭和填充，得到粉碎机的内部封闭的模型，为后面的网格划分做好基础。图3-6粉碎机内部空间填充图1.2.2腔内流场的网格划分和边界条件对所生成的模型进行网格划分。将Creo5.0建立的粉碎机内部空间三维计算模型保存为stp格式，将该stp格式的三维模型导入ANSYS前处理的icem-CFD软件中进行网格划分。在网格选择上，考虑到磨盘刀具上刀齿形状不规则，选用适用性较强的三角形网格。对于磨盘部分上的尖锐刀具，还需要通过网格加密的方式，达到0.3的网格质量，以便于后期FLUENT的计算，提高计算的准确性。设置边界条件，创建旋转进出口、静止进出口和壁面。将计算区域划分为