文档介绍：离心风机三维流场CFD模拟分析离心风机

　　摘要:采取FLUENT软件,应用标准k-湍流模型和混合网格,采取分离隐式求解器,对某离心风机三维流场进行了CFD数值计算分析。计算表明:虽风机内部流场速度分布比较均匀,无显著的漩涡、二次流等出现,但风机内部流场顺畅性不佳,有待改善。
　　关键词:离心风机三维流场CFD计算
　　中图分类号:TQ153文件标识码:A文章编号:1007-3973(2021)03-030-02
　　伴随计算流体力学(CFD)和计算机技术的快速发展,CFD计算已广泛应用于流体机械的设计中,它含有投资少、周期短的优点,将它和理论分析、试验研究相结合,在很多流体机械的设计中可起到事半功倍的效果。本文采取CFD软件FLUENT,对某离心风机进行三维流场计算,分析其流体动力学性能,为改善风机、提升效率、降低噪声提供理论依据。
　　1计算模型和网格划分
　　几何模型
　　应用PTC企业的PRO/E软件建立风机通流部分的几何模型,风机流场分为四部分:集流器区流体,叶轮中心区流体,叶轮叶片区流体,蜗壳区流体。风机关键尺寸:叶轮进口前端内径360mm,叶轮进口后端内径350mm,叶轮出口直径510mm,叶轮宽度,蜗壳宽度350mm,集流器进口直径500mm,集流器长度。
　　网格划分
　　采取Fluent企业的GAMBIT软件进行有限元网格划分,因叶轮番道结构较复杂,采取混合网格,划分的网格图1所表示,网格总数为1012418,其中蜗壳区域网格总数为442567,叶轮叶片区域网格总数为398283,叶轮中心区域网格总数为105656,集流器区域网格总数为65912。全部网格扭曲率全部小于。
　　图1风机计算域网格
　　数学模型及边界条件
　　本文离心风机的内部流场模拟采取分离隐式求解器,标准-湍流模型。
　　边界条件设置:速度进口,自由出口,集流器区流体、叶轮中心区流体、蜗壳区流体为静止网格,叶轮叶片区流体为多参考坐标系(MultipleRefenceFrame),固壁边界满足无滑移条件,近壁处应用壁面函数。
　　2计算结果和分析
　　叶轮截面流场分析
　　图2所表示为叶轮截面静压力云图,由图能够看出:静压力呈近似中心对称形状,叶轮内缘处压力低,叶轮外缘处压力高,喉部以上叶轮静压力较高,而出口处静压力最高,喉部静压力梯度较大。
　　图2风机叶轮截面静压力云图图3叶轮截面总压云图
　　图3所表示为叶轮截面总压云图,分布于静压类似。靠近出口一侧压力较高,且在蜗舌部位最高,全部出现在叶片的压力面上,而在叶片内缘吸力面上压力达成最低值。蜗壳部分总压改变不大,展现外部高,内部低的姿态,出口周围压力改变不大。
　　风机叶轮截面上速度分布图4所表示,风机内部流体的流动不是很顺畅,从叶轮出来的气流对蜗壳有一定的冲击,这么会损失一部分动压,造成风机效率有所下降,而且还会成为噪声的。除了喉部以外其它区域回流、漩涡等现象极少。喉部周围流动较复杂,有少许回流产生,而且因为风机出口位置较低,有少许外部流体在蜗舌边缘流入了风机,蜗舌处流动图5所表示。在叶轮区域,速度由内向外,逐步增加,且叶片压力面速度显著高于吸力面速度,且在靠近喉部周围速度达成最大。在蜗壳中,流体流速由内向外逐步减小,且在出口处出现速度的最低值。