一種含U型蓋板干燥噴嘴性能仿真與分析

王全德，劉耀遠，丁俊健

（1.北京金風科創風電設備有限公司營銷中心，北京100176；2.松德智慧裝備股份有限公司，廣東中山528427；3.中山火炬職業技術學院裝備制造系，廣東中山528436）

一種含U型蓋板干燥噴嘴性能仿真與分析

王全德1，劉耀遠2，丁俊健3

（1.北京金風科創風電設備有限公司營銷中心，北京100176；2.松德智慧裝備股份有限公司，廣東中山528427；3.中山火炬職業技術學院裝備制造系，廣東中山528436）

利用Ansys軟件對一種含U型蓋板干燥噴嘴性能進行數值模擬，在建模仿真的基礎上，通過分析噴嘴熱風流線圖，可知熱風在噴嘴內部發生紊流。由噴嘴風速等高線圖可看出噴嘴噴縫熱風風速分布不均。需對U型噴嘴進行優化。

噴嘴；Fluent；速度；壓強

PET塑料薄膜材料的涂布采用懸浮干燥方式，能夠有效防止涂布基材的彎曲、褶皺、卷邊等缺陷，同時懸浮干燥的實質為雙面干燥，干燥效率高，能耗小，懸浮干燥方式是塑料薄膜涂布干燥的主要發展方向［1］。

懸浮干燥箱上下腔體間隔分布著兩排噴嘴，上下噴嘴間有一定的距離，工作時塑料薄膜在上下噴嘴熱風吹拂下，呈正弦線形狀，不能與噴嘴接觸。不同結構的噴嘴吹出熱風速度等參數都不同，有必要對噴嘴模型進行模擬仿真，設計出干燥效果最好的噴嘴。本文運用ANSYS軟件中FLUNET模塊對一種U型蓋板干燥噴嘴的熱風壓強及風速進行數值模擬、仿真分析［2］。

1　建模及仿真

依照U型蓋板干燥噴嘴的外形尺寸（200×80 ×128（X×Z×Y）），利用Solidworks軟件繪制其三維模型如圖1所示，其中噴縫尺寸為：長×寬×高=200 mm×8 mm×8 mm.將三維模型文件保存為IGE格式文件，方能導入到Fluent軟件。如圖2所示。

圖1　 U型蓋板噴嘴三維圖

圖2　 U型蓋板噴嘴截面圖

利用Ansys軟件的Fluent功能對噴嘴風速、風壓等參數進行仿真，仿真步驟包含網絡劃分、模擬參數設定［3］。

網格劃分：網格劃分“Method”采用Fluent軟件定義的“Automatic”方式，“Relevance Center”采用“Fine”方式，其他參數的設置不變。

模擬參數設定：在ANSYS軟件Fluent界面中對“Boundary Conditions（邊界條件）”、“Solution Initializwtion（計算初始化）”、“Run Calculation（運行計算）”等模擬參數設置如下：

1）Boundary Conditions中inlet:Velocity Magnitude為10m/s

Supersonic/Initial Gauge Pressure為100pascal

2）Solution Initialization中Initialization Methods: Standard Initialization Compute From:inlet

3）Run Calculation中Number of Iterations:300

2　仿真結果及分析

2.1輔助直線和輔助平面的設置

為了能夠清楚地了解及比較噴嘴噴縫附近熱風速度變化情況，在噴嘴噴縫上方4.5 mm處設置一測試平面plane1，在該平面上可得到的風速等高線圖，用于判斷噴嘴出口處風速穩定性判斷。

為了研究整條噴縫上熱風速度的均勻性，噴嘴噴縫方向上每隔0.3mm一條直線，因此在2 mm的噴縫上，一共設置有7條測試直線，如圖所示自上而下分布為line1、line2、line3、line4、line5、line6、line7.

2.2熱風流線圖分析

在FLUNET仿真界面中，選取“stream line”功能，能夠得到熱風在噴嘴中流動的軌跡流線圖，如圖3所示。當熱風從下腔經過均風板時，由于均風板的通風面積縮小，形成了阻擋作用，從而熱風流經均風板時能夠提高熱風風速。

噴嘴頂部由U型蓋板蓋住，熱風向上吹至U型板后，將被阻擋，而向下流動，從而形成熱風紊流現象，如圖3所示，由于噴嘴上腔熱風發生紊流，因此其流線軌跡很凌亂。

圖3　噴嘴熱風流線圖

2.3輔助平面上風速等高線結果分析

在輔助平面plane1處，通過設置FLUENT軟件，得到噴嘴在plane1處熱風風速等高線圖，如圖4所示。圖中白色部分為噴嘴噴出熱風的速度分別，從圖可以看出，噴出的熱風分布不均勻，軌跡凹凸不平，熱風風速不均勻。

圖4　噴嘴熱風風速plane1面等高線圖

2.4噴嘴噴縫處風速分析

用Ansys軟件Chart功能，以line1至line7方向上的風速為縱坐標，X方向為橫坐標，繪制噴縫處熱風速度分布圖如5所示。

圖5　噴嘴熱風速度分布圖

運用FLUENT軟件中計算平均值功能，分別計算噴嘴噴縫處各輔助直線上風速平均值，如表1所示。由表可知各直線上速度相差較大。

表1　噴嘴輔助直線上平均風速值

3　結束語

從上述模擬結果可以看出，對于U型蓋板噴嘴而言，由于U型蓋板在噴嘴上部的阻擋，流經噴嘴氣流將發生紊流，噴嘴噴縫處熱風風速相差較大，因而造成了U型噴嘴噴出熱風風速不穩定。因此有必要對U型蓋板進行優化，提高噴嘴性能。

［1］金仁虎.淺談涂布烘箱設計［J］.杭州化工，2007，37（3）:37-39.

［2］厲勝.懸浮式烘箱的數值模擬分析［D］.西安:陜西理工大學，2012.

［3］吳光中.FLUENT基礎入門與案例精通［M］.北京：電子工業出版社，2012.

Performance Simulation and Analysis ofa Utype Cover Plate Drying Nozzle

WANG Quan-de1，LIU Yao-yuan2，DING Jun-jian3
（1.Beijing Jin Fengke CreatesWind Power EquipmentCompany Limited Marketing Center，Beijing100176，China；2.Ostersund Smart Equipment Limited by Share Ltd，Zhongshan Guangdong 528427，China；3.Department of EquipmentManufacturing，Zhongshan Torch Polytechnic，Zhongshan Guangdong 528436，China）

The U-cover plate nozzle’s function was simulated by ansys software.Based on analyzing the streamline，turbulent flow was occured in the nozzle.By analyzing the contour lines，the velocity was not symmetrical.So the U-cover plate would be improved.

nozzle；fluent；velocity；pressure

TS735

B

1672-545X（2016）06-0103-02

2016-03-06

王全德（1975-），男，河南魯山人，碩士研究生，主要從事風力發電機組設備營銷與管理。