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关于风扇

风扇被挡住有什么影响

风扇如果被挡住将影响将使通过风扇的空气流量减小。

对于轴流风扇:

  • 风扇的出风口被挡住,会减小流量,但风扇压力不会显著增加。
  • 风扇的入风口被挡住,风扇产生的流量和压力均会下降。

如果系统压力非常大,接近风扇的最大静压力,将增加风扇的负担,影响使用寿命。

如何模拟风扇失效

在风扇设置面板中讲风扇设置为Failed

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风扇结果Table中风扇的功率与输入功率不等

首先需明白在风扇参数定义中定义的功率为风扇的电功率\(P_{fan}\)

第一,如果设置了风扇的Derating factor,风扇的功率会降额:

\[ P_{fan~Derating}=P_{fan}\times (Derating~factor)^3 \]

第二,风扇的电功率一部分转换为机械能,其它部分才转换为热量。FloTHERM会根据PQ曲线计算风扇的机械效率 \(\eta\),风扇的热耗\(Q_{fan}\)

\[ Q_{fan}=P_{fan~Derating}\times \eta \]

这样就不难理解结果Table中各项的含义了

Fan efficiency

风扇的机械能\(E\)是通过计算风扇出口入口的空气总压力差得到的:

\[ E = (P_{total,outlet} - P_{total,inlet} ) \]

其中,总压力 \(P_{total}\) 的计算方式:

\[ P_{total}= P_{static}+ 0.5(\rho v^2) \]

其中 \(v\) 为风扇出口处的平均风速。

风扇结果Table中的温度代表什么含义

代表的是风扇入口处的平均温度。

风扇的工作温度会影响风扇的使用寿命,通常风扇厂家会规定风扇的工作温度。

有时候如果风扇自身的功率比较大,可能入口处的温度不能代表风扇hub的温度,这时可以通过截面图,或添加温度监控点,检查风扇hub的温度。

带风扇的模型求解后发散

风扇发散有几个潜在的原因:

  • 初始流量过高。
  • 风扇周围的网格太粗糙。
  • 扇形曲线包含的点数不足,变化过于急剧,水平线。如下图风扇的PQ曲线有比较平坦的区域,如果风扇刚好工作在此区域,可能会出现求解振荡的问题,如下图

Non-linear fan curve

而且观察风扇附近监控点也会有振荡的问题。

Flat lined residuals

可以尝试减小Solver Control中的Fan Relaxation,默认值为1.0,减小到0.7或0.5试试。减小Fan Relaxation会让求解器沿着风扇曲线采取更小的步长移动。如下图,将风扇的Relaxation系数从1.0调整为0.7后求解开始收敛。

Fan relaxation

  • 风扇曲线中使用了错误的单位。
  • 风扇出口,入口被挡住

检查原因:

  • 暂停求解,查看风扇的工作点,如果风扇工作的不在PQ曲线上,说明风扇不收敛。

Operating point not on Fan curve

  • 创建显示压力/速度的平面图,检查压力/速度梯度。

  • 将平面的填充类型从“插值”更改为“单元格填充”。

  • 检查风扇周围的标量场

  • 尝试“放松”风扇:在 [Solver Control] 中,将风扇松弛设置为 0.7。重新初始化并重新运行。如果解仍然发散(可能迭代次数较多),将其降低到 0.5,最大为 0.3。不建议使用小于0.3。

swirl

https://support.sw.siemens.com/kbassets/external/MG575744/files/10443.pdf

https://support.sw.siemens.com/kbassets/external/MG575828/files/10539.pdf