网格Pe数和网格雷诺数Re是不是一回事?

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流体力学及泵与风机 04 设备 主要内容 流体与流体机械 流体力学基础 泵与风机的性能 流动阻力及管路特性曲线 泵与风机的运行与调节 管路系统设计与配置 1. 流体与流体机械 学习引导 本章介绍流体、流体机械、流体性质及几种主要流体机械的结构。对流体机械在空调制冷系统中的应用也将通过实践环节进行介绍。 本章重点 （1）流体的主要特征、流体机械的作用 （2）流体的主要物理性质 （3）流体机械的分类 （4）离心式泵与风机的运行原理和组成结构 （5）轴流式泵与风机的运行原理和组成结构 （6）泵与风机在制冷系统中的应用 back 本章难点 （1）绝对压力、表压力和真空度的关系，以及压力单位的换算。 （2）对流体粘滞性的认识有一定难度。粘滞性表现为阻碍流体流动 的趋势，通过流层间的速度分布图会有较为直观的理解。而粘度是由 内摩擦力的数学表达式定义的，该定义式涉及速度梯度的概念。速度、速度梯度和内摩擦力都具有方向性。 （3）表面张力和毛细管现象的理解是另一个难点。表面张力使液体靠近壁面的液面弯曲，表明张力也就集中在曲面部分，大小用接触周边曲线的线性长度与表面张力系数的乘积表示，而方向沿曲面切线指向液面的弯曲方向。 （4）流体机械，特别是离心式和轴流式泵与风机的各个组成结构的功能和原理的理解有一定难度，因为各个部分都是按照一定的流体力学原理和功能要求设计的，且与材料力学等有密切的联系。这些原理 性内容在后续章节中会具体讲述，所以本章只要了解即可。 概述－几个基本概念 流体： 通俗的讲－能够流动的物质（液体和气体）。 力学术语－在任何微小剪切力作用下都能够连续变形的物质。 流体力学： 研究流体运动规律，并运用这些规律解决工程实际问题的学科。 流体机械： 输送流体的机械和利用流体的能量作功的机械。如：泵与风机 1.1 流体的物理性质 流体的物理性质包括：密度、比体积、压力、压缩性、热胀性、粘滞性、表面张力特性。 1.1.1压力 （1）压力定义 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压力，简称压力P（Pa）。其表达式： （2）压力的单位 国际单位制中，压力的单位为Pa。 1N/m2、kPa、MPa 工程实际中，还会用到其他单位制的压力单位，如： bar、atm、at、mmH2O、mmHg 注意：各单位之间的换算关系。 （3）压力的分类 绝对压力：p（工质的真实压力） 相对压力：表压力pe、真空度pv（用压力计测得的工质计示压力） 绝对压力＞当地大气压力时 p=pb+pe 绝对压力＜当地大气压力时 p=pb-pe 1.1.2密度和体积 （1）密度 流体的密度指单位体积流体的质量，即为ρ（kg/m3）。 其表达式为： （2）气体的压缩性和热胀性 压力和温度的改变对气体密度的影响很大，因此气体具有十分显著的压缩性和热胀性。在压力不很高、温度不太低的条件下，气体的压缩性和热胀性可用理想气体状态方程来描述，即： 1.1.4粘度 流体阻碍流层间相对运动的性质称为粘滞性。 粘度可分为：动力粘度η、运动粘度ν ν ＝ η/ρ 牛顿内摩擦定律： 1.1.5表面张力特性 表面张力： 自由液面附近的液体分子，来自液体内部的吸引力大于来自气体分子 的吸引力，力的不平衡对界面液体表面造成微小的作用，将液体表层 的分子拉向液体内部，使液面有收缩到最小的趋势。这种因吸引力不平衡所造成的，作用在自由液面的力称为表面张力。 表面张力系数： 液体自由表面与其他介质相交曲线上单位线性长度上所承受的作用力，记为σ（N/m）。 毛细管现象： 细管插入湿润液体或不湿润液体中，液体沿管壁上升或下降的现象都称为毛细管现象，所用细管称为毛细管。 毛细管现象是表面张力造成的，通过简单的推导可以计算毛细管中液体上升或下降的高度。水在毛细管中上升的高度为h时，液柱的重量为пr2hρg，方向垂直向下。液体表面张力为2пr σ，方向沿曲线切向方向斜指向上。若切线与垂直线的夹角为α，则液柱的高度表达式为： 1.2流体机械分类和结构 1.2.1流体机械的分类 按工作介质分类： 液体机械和气体机械两大类。液体机械最常见的是泵，气体机械最常见的有通风机和鼓风机。 按工作原理分类： 叶轮式、容积式以及其他如射流泵等三大类。 1.2.2叶轮式泵与风机的结构与运行管理 叶轮式

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1、1， 翅片散热器，受icem和fluent影响，决定先建立几何模型和划分网格，后设置计算模型参数，所以重力选项放到后面。当然，对于风扇的流量和散热元件的功率可以先给出，没有什么问题。对于导入的模型就可以网格设置好了以后再设置流量等参数，用来估计雷诺数。然后设置计算参数（层流或者湍流，湍流模型，迭代初始条件，边界条件等）（这些都在icepak的问题描述里面 Problem setup里面，其中的参数其实就是对fluent面板的一些集中而已）用过fluent的朋友都知道，先画网格，然后确定是压力求解器还是密度求解器（对于电子设备散热问题都是压力求解器），是定常还是非定常，确定基本的控制方程形式，然

2、后定义是湍流或者是层流，对控制方程进行简化，确定湍流模型，给定流体和固体的属性，定义方程中的参数，给定参考压力（icepak参考压力缺省已经给出为大气压），给定边界条件，然后设置计算参数（方程迭代的一些设置）和初始条件2， Plate和block 的区别 基本培训78页，中文版 导热厚板和块在没有辐射特性时几乎一样，plate是block的简化形式。导热厚板内部导热三维，但是对流和辐射只算两个面。3， Cabinet的缺省特性：绝热，壁面处速度为零的wall，因为很多情况下，并不是整块Wall都是单一的特征，所以经常是在Wall上再建一个其它特征。如电脑机箱后面有风扇口，这时候可以在Wall上

3、建一些Grille或Opening，但如果不是绝热的，可以再补加一些wall，然后定义其属性所以第一个事例中只对热源方向上的wall补加了，在风扇侧可看成绝热，不需要补充定义。又比如如果是自然对流，可以把机柜的壁面设置大一些，然后加opening等条件。（注意在一个特征上加另外一个条件考虑到优先级即可，比如wall上开opening，opening要优先与wall）4， 风扇的直径选项中radius和int radius分别是指外径和内径。5， 对于翅片，建立的是conducting thick ，导热厚板，导热是3维，辐射和对流算上下两个面（这个事例没有辐射），所以几乎和block一样。6，

4、 Icepak的网格划分对比与传统的CFD软件还是有所简化的，毕竟采用了自动化网格划分（先采用全局的粗化设置，然后对局部的部件周围细化或者采用assembly的非连续网格细化）这样的结果是简单了，但是网格的质量和网格是否顺着流线方向、含有四面体网格（产生伪扩散）等还是多少对数值计算的结果产生了影响。7， 全局的设置中，粗化的1/10和细化建议的1/20值或者其它都是一个粗略值（对于icepak，可以看到缺省的全局各个方向的网格最大值设置为尺寸的1/20），并不一定按照这个来，看流动域的空间大小决定，如果流道宽，大可粗点。细化时可以先粗点，然后逐渐变细，直到结果不变。（网格无关性）。8， Ice

5、pak判断湍流还是层流的依据：在求解之前，Icepak会先判断下问题是属于强制对流还是自然对流。强制对流的话计算Re和Pe，自然对流的话计算Ra和Pr：如果 或者 就选择紊流求解选项。Icepak缺省的是强制对流和层流。9， 第一个事例中并未改变一些初始设置，其实都是可以改的，包括初始条件。第一个事例其实就是进口质量流量和出口压力边界条件，所以要初始给定速度条件和温度。但是毕竟是fluent的特定版本，所以并没有像fluent那样可以补充定义（patch）流体域的初始值。事例中并没有初始化整个流域中的速度和温度分布，这会使求解所需的步骤很多，所以对于复杂的问题，最好初始化一下。比如这个事例大约为Z方向1m/s。并且icepak简化的很严重，比如对于wall的换热系数都给出了，其实这本是fluent求解的一部分。10，在icepak计算的文件格式的为cas文件，这正是fluent文件，所以计算后可以在fluent中计算，或之前加入了边界参数后就在fluent中计算，如果你熟悉fluent的话，而且利用fluent来改变求解精度是个

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