Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包, 在美国的市场占有率为60%, 凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能, 在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。本文用Flunet软件对干燥箱进行数值分析。

干燥箱的整体尺寸为1.2 m×0.6 m×0.4 m, 干燥箱入口尺寸为0.4 m×0.2 m, 干燥箱装有7个热风出口, 每个热风出口尺寸0.5 m×0.08 m, 热风在干燥箱入口风速为20 m/s, 压强为200 Pa。按照整体尺寸要求设计了三种不同结构形式的干燥箱, 并对干燥箱流速进行数值分析比较, 得出最佳的干燥箱结构设计。

1.1 建模

根据干燥箱的尺寸用Solidworks软件绘制干燥箱热风气体流道的三维模型, 如图2所示, 并将其保存为IGS格式文件。如图2所示分别建立了长方体型干燥箱模型图 (a) 、单层导流板型干燥箱模型图 (b) 、双层导流板型干燥箱模型图 (c) 。

1.2 Fluent数值分析[4]

打开Ansys软件, 建立如图3所示的Fluent数值分析工程文件界面。按照界面给出的顺对干燥箱依次进行数值模拟分析。

1.3 数值模拟结果

经过Fluent软件迭代运算, 最终三种结构的干燥箱都收敛, 用Fluent软件中的CFD-post后处理器可以得到各种干燥箱热风速度轨迹如图4所示。

对图4进行分析可以得出:

(1) 长方体干燥箱的最大风速约为21.8 m/s, 最小风速为0 m/s, 热风的平均风速约为10.9 m/s.热风直接冲到入口对侧, 碰到壁面后沿着壁面往干燥箱两边流动, 在干燥箱中形成了两个漩涡, 热风多为切向流出干燥箱出口。

(2) 单层导流板干燥箱最大风速约为34 m/s, 最小风速为0 m/s, 热风的平均风速约为17 m/s.导向板的作用下, 热风沿出口的法向喷出, 且热风多集中于干燥箱后部, 热风多以法向方式流经干燥箱出口。

(3) 双层导流板干燥箱最大风速约为37.8 m/s, 最小风速为0 m/s, 热风的平均风速约为18.9 m/s.热风沿出口的法向喷出, 由于有两层导流板, 喷出的热风在干燥箱前后部均有输出。

2 结束语

通过比较, 双层导流板干燥箱热风能够最大的充满干燥箱腔体, 热风速度在腔体中较其他两种方式更均匀, 不产生紊流, 平均风速较大, 热风速度多以法向流出干燥箱出口, 能更好的作用于涂布基材, 干燥效果更好。因此确定干燥箱采用双层导流板型结构。