项目介绍

本项目通过SolidWorks三维建模与Flow Simulation流体仿真模块，对含螺旋桨的薄壁圆柱型管道的内部流场进行数值模拟分析。

研究旨在探究低流速（0.2m/s）下螺旋桨对管道内流体流动特性的影响，包括层流速度分布、静压梯度及流动稳定性。

应用领域

①航空航天领域

飞行器设计：通过流场数值模拟，工程师可以分析飞行器表面的压力分布、气流分离现象以及尾流特性等，优化飞行器的外形设计，提高其空气动力学性能，减少阻力，增加升力，从而提高燃油效率和飞行性能。
发动机性能分析：流场数值模拟可用于研究航空发动机内部的复杂流动，如进气道内的气流流动、压气机和涡轮叶片间的流场以及燃烧室中的燃烧流场等，有助于优化发动机的设计，提高其效率、可靠性和稳定性。

②汽车工程领域

汽车外形设计：通过模拟汽车周围的流场，可以预测空气阻力、升力和侧向力等参数，帮助设计师优化汽车外形，降低风阻系数，提高燃油经济性和行驶稳定性。
发动机冷却系统设计：流场数值模拟可以帮助工程师了解发动机舱内的气流流动情况，优化冷却风道的设计，确保发动机在各种工况下都能得到良好的冷却，提高发动机的可靠性和使用寿命。

③能源领域

风力发电：通过对风轮周围流场的数值模拟，能够优化风轮叶片的形状和布局，提高风能捕获效率，降低叶片所受的气动载荷，延长叶片的使用寿命。
水电站：对水轮机内部和水电站流道中的水流场进行数值模拟，可以优化水轮机的设计和运行工况，提高水轮机的效率和稳定性，减少水力损失和空化现象的发生。

④建筑领域

建筑风环境评估：在建筑设计阶段，通过流场数值模拟可以分析建筑物周围的风场分布，评估风对建筑物的作用力，以及行人高度处的风速和气流舒适性，从而优化建筑的布局和外形设计，减少风灾隐患，提高居住和使用的舒适性。
室内通风设计：流场数值模拟可用于研究室内空气流动情况，优化通风系统的设计，如空调出风口的位置、数量和形状等，以提高室内空气质量和热舒适性，降低能源消耗。

⑤生物医学领域

心血管系统研究：流场数值模拟可以帮助研究人员了解血液在血管中的流动特性，分析血管内的压力分布、流速变化以及涡流等现象，为心血管疾病的诊断和治疗提供理论依据。
呼吸道气流分析：通过对呼吸道内气流的数值模拟，有助于深入了解呼吸过程中气流的流动规律，以及不同呼吸模式下呼吸道内的压力和流速分布，为呼吸系统疾病的研究和治疗提供参考。

计算方法

①模型建立

建立管道模型、螺旋桨模型、装配体模型

②网格划分

在计算域中生成六面体主导网格，基础单元尺寸5mm。

③边界条件

设置流体属性和边界条件

④结果分析

重力垂直分量引发轻微的横向压力梯度，但主要影响在于增强涡流的空间不对称性。
若重力方向与流动方向平行，涡流强度可能减弱。
负面影响：增加能量损耗，降低流动效率。
正面应用：若需增强混合（如通风系统），可合理利用涡流提升湍流混合效果。