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风机过滤单元箱体结构与面出风均匀性测点分布的优化

2021-05-08徐佳佳贾洪伟亢燕铭

东华大学学报(自然科学版) 2021年2期

徐佳佳,贾洪伟,钟 珂,亢燕铭

(东华大学 环境科学与工程学院,上海 201620)

风机过滤单元(fan filter unit, FFU),是一种具有过滤作用、自带动力装置的模块化末端空气净化处理设备[1-2]。风机将待净化空气从其顶部吸入,经过滤器过滤后由出风口均匀送出,从而满足洁净室内空气品质的要求[3-4]。

在FFU的应用中,面出风均匀性是一重要参数,并直接影响到洁净空间内的洁净度和气流组织[5]。已有试验研究[5-6]发现,FFU面出风均匀性主要取决于风机性能和箱体结构,且其测试结果在一定程度上受到测点分布的影响。此外,对FFU出风均匀性和箱体的优化研究也备受关注[7-11]。但是这些研究多针对单一因素的影响,并且出风均匀性测试时的测点分布形式也有较大差别。因此,本文拟对FFU箱体结构中关键的两个影响因素(马达底板形状和静压箱厚度)开展研究,并深入分析测点分布对面出风不均匀系数测试结果的影响,为FFU面出风均匀性测试和后续优化设计提供参考。

1 计算模型与方法

1.1 数学模型

由于FFU风机中部断面雷诺数约为1.2×105,因此构建其内部三维流场时需考虑湍流作用[4]。计算采用标准κ-ε模型,该模型适用于复杂几何结构的湍流流动计算,并且计算量适中,可处理本研究中FFU内部风机、导流叶片等曲面结构问题。为提高计算效率,对FFU流场模拟进行适当的简化和假设:(1)FFU内部气流为常物性不可压缩流体;(2)忽略FFU内部风机运行时的局部升温;(3)仅进行稳态流场求解。基于以上假设,流体控制方程如式(1)和(2)所示。……

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