Page 109 - 《橡塑技术与装备》2023年11期

测试与分析 黄一帆 等·基于 Ansys Fluent 的吹膜旋转牵引气垫辊出风均匀性研究

理论支持和指导。 格质量符合算例网格质量要求。
本研究采用了基于计算流体力学（CFD）的数值
模拟方法。通过对 Navier-Stokes 方程、能量方程和
湍流模型等进行离散化和数值求解，可以模拟出旋转
牵引气垫辊内部的流动行为。该仿真算例采用了基于
有限体积法的数值求解方法。通过将计算域划分为网
格单元，对流动方程和能量方程进行离散化，并采用
迭代算法求解，得到数值模拟结果。模拟分析流程如
图 1 所示。

图 3 网格质量
1.3 边界条件设置

图 1 模拟分析流程 设置适当的边界条件，根据实际情况，设置旋转
牵引气垫辊内部和外部的边界条件，包括入口速度、
1.1 几何模型建立
出口压力等。将供应商提供的风机参数曲线如图 4 所
在数值模拟中，几何模型的建立需要考虑气垫辊
示转化为输入参数，完善入口处风机设置，定义气垫
的内部结构和外部流场的相互作用。辊外侧区域为外
辊两端入口。将出口边界条件设置为大气压，模拟气
部环境流体区域，忽略风机管道长度影响。空气由气
垫辊中空气排出到环境中。
垫辊两端进入位于气垫辊中心位置的中心管，并通过
多个均匀分布的均风孔将气流均匀地引入到气垫辊内
部，随后从气垫辊上细孔排出。简化后结合实际工况
使用三维建模软件建立旋转牵引气垫辊的几何模型，
考虑到该案例中两端进风的大辊面若采用常规中心管
均风孔等距均分设计存在中间风量偏小的问题，该中
心管设计为两端小孔径大孔距，中间大孔径小孔距，
如图 2 所示。

图 4 风机曲线
图 2 几何模型
完成算例设置后进行迭代计算直至结果收敛，得
1.2 网格划分设置 到模拟仿真结果。
针 对旋 转 牵 引气 垫 辊的 几 何 模型， 进 行 网格 划
分和网格生成，以确保模拟结果的准确性和可靠性。 2 模拟仿真结果分析
结合该气垫辊几何模型，使用非结构化六面体网格， 由模拟仿真结果可以看出流体区域速度分布与预
在细孔区域使用高密度网格，网格尺寸大小设置为 期一致，在中心管处由两端向中心风速有所减小，空
0.5mm，保证细孔区域的网格精度，空腔区域网格尺 气通过中心管上的分配孔加速进入气垫辊腔体建立内
寸较大以提高计算效率。该模拟仿真进行了网格独立 压再由气垫辊上细孔排出。流体区域速度云图如图 5
性分析，本文中采用网格密度满足网格独立性。 所示，XY 截面速度云图如图 6 所示，细孔出口处风速
流体区域网格划分结果如图 3 所示，平均网格质 曲线如图 7 所示。
量为 0.926 853，数值越接近 1，网格质量越高，该网 在距离出风细孔 5 mm 处划线取值，查看各细孔

年
2023 第 49 卷 ·53·