扩散器角度对流体流动能量损失的研究.pdf

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1、设计、D研究、分析I2o16~,5．MesignResearch&Analys~●,扩散器角度对流体流动能量损失的研究术曹嘉佳(苏州工业园区职业技术学院机电工程系，江苏苏州215123)摘要：空气动力特征，例如空气分流现象，压力和阻力，都对赛车行驶过程中的燃料消耗的经济性和运行的平稳性有着重要影响。本文主要针对扩散器的锥角大小进行研究。通过改变扩散器角度的大小调节汽车行驶时车身遇到的阻力以及能量的损失，采用实验和CFD(ComputationalFluidDynamic)数值模拟两种方式对三个不同角度(5。，24。．60。)的扩散器进行研究。通过比较实验与模拟结果显示，P

2、RC压力恢复系数随着扩散器角度的减小而增大。当角度在5。时，空气在扩散器内能量损失最少，这时扩散器发挥最佳性能。关键词：扩散器锥角能量损失数值模拟中图分类号：TK41文献标识码：A文章编号：1002—6886(2016)05—0071—04TheinfluenceofdifuserangleonthefluidenergylossCAOJiajiaAbstract：Theaerodynamiccharacteristics，suchassplit—flow，pressureanddrag，wouldsignificantlyinfluencethefuelconsumpt

3、ionandstabilityoftheracingcar．Inthisstudy，weanalyzedtheinfluenceofthediffuserangleonthedragandtheenergylossofthecarthroughexperimentandCFDnumericalsimulationofthreediffuserswithdifferentangles(5。，24。，60。)．Theresultsshowedthat，thepressurerecoverycoeficient(PRC)increasedwiththedecreaseofthe

4、diffuserangle．Whentheanglewas5。，theenergylossinthediffuserwasthelowest，andthediffuserdisplayedthebestperformance．Keywords：diffuser，angle，energyloss，numericalsimulation扩散器作为一种重要的装置被用于各行各的减少．空气阻力和升力越小，从而使汽车具有更优业⋯。在F1方程式赛车上。J，n方程式赛车车的平稳性，但是7。以下这个范围还是很广，扩散器尾的扩散器，赛车在高速弯道行驶时，通过使用扩散角度的选择性很多，始终没有

5、确定最优的扩散器角器来避免空气的分流现象并且减小空气流通的阻力度值。本次研究是对三个不同角度的扩散器(5。，和空气的升力，从而降低流通中的能量损失来控制24。，60。)来进一步验证之前的结果，并且更加精确赛车行驶过程中的平稳性和燃料燃烧的经济的找出能达到扩散器最优效果的锥角读数。性一71。2011年吉林大学通过计算机流体数值模1实验说明及步骤拟的方法对5个不同角度的扩散器(0。，3。，6。，9．8。，12。)进行研究，实验结果证明空气的阻力特征由图1可以得随着扩散器角度的减小先增加后减小[81。2014年出，这个扩散器由印度的维斯瓦力亚大学通过CFD方法分析研究三部分组成

6、：进气(7。，8。，9。，10。)四个不同角度的扩散器，结果与吉管，中部锥形管，出林大学的实验结果相同，但他们得出在7。时，流体气管。d是扩散器图1锥形扩散器平面图没有分流现象，所以此时能量损失最少。所以他进口直径；D是扩们认为扩散器角度在7。以下的角度能发挥扩散器散器出口直径；是自由流体的速度；在扩散器下的最大效率。之前的实验都验证了随着扩散器角度方有两个压力计，短的一根压力计是用来测试进口观弋’Modern删Machiner，①与出口②之问的压力(P：)，长压力管是用来测试(5。，24。，60。)来测试空气流过扩散器的流体参数变外界大气P。和进气口①问压力(P)。化。

7、表1收集了实验结果数据。同一个锥角扩散实验步骤：1)选择三个不同角度的扩散器：5。，器，通过控制进口流体的速度大小来监测记录下压24。，60。。2)测量并记录下进口管上的监测点到中力的变化，根据计算所得压力差来计算出压力恢复部锥形管的距离。3)检测设备上水泡的位置，为了系数(P尺c)值。根据所得实验数据得出扩散器锥角确保实验准确性，调节两个旋钮使水泡移动到容器和雷诺数对流体运动中能量损失的关系(图2)。中部。4)打开进气开关调到最大速度。5)等待一表1实验结果分钟，直到压力表中流体趋于稳定，记录下两个压力数值(由于度数误差，记