多翼离心通风机内部流场数值模拟研究分析.docVIP

多翼离心通风机内部流场数值模拟 韩非非 赵 旭 席德科/ 西北工业大学 摘要：运用计算流体力学软件Fluent对多翼离心通风机进行了全三维的内部流场数值模拟。计算采用了SIMPLEC算法和标准的k－ε湍流模型，并对数值模拟的结果进行了分析。计算结果与试验结果的对比表明数值模拟具有较好的准确性和可信度，同时，数值模拟结果有助于了解多翼离心通风机内部流动规律，可为多翼离心通风机的改进设计提供参考。 关键词：多翼离心通风机；内部流场；数值模拟 中图分类号：TH43 文献标识码：B 文章编号：1006-8155（2008）03-0013-04 Numerical Simulation of Internal Flow Field in Multi-blade Centrifugal Fans Abstract: The software of CFD Fluent is applied in 3-D numerical simulation of internal flow field in multi-blade fans. The method of SIMPLEC and standard (-( turbulent model are applied in the computation and the numerical simulation results are analyzed. The comparison between numerical simulation results and experimental results demonstrates the better accuracy and reliability of the numerical simulation. In the meantime, the numerical simulation results are very useful for understanding the internal flow pattern in multi-blade centrifugal fans. Besides, it can also give references for improving design of multi-blade centrifugal fans. Key words: multi-blade centrifugal fan; internal flow field; numerical simulation 0 引言 近年来，随着计算机软硬件水平和计算流体力学（CFD）技术的飞速发展，更多的湍流模型和计算方法应用于风机内部的三维流动计算中，使人们对风机内部流场有了更深入地了解；而大型商用CFD软件的出现给风机的数值模拟又带来了更大的便利，使用该软件对风机内部流场进行全三维的数值模拟，其结果更加真实可信。 多翼离心通风机以其体积小、结构紧凑和低噪声等优点在国民经济的各个领域都有着广泛的应用，并在很多特殊使用场合下被公认为是一种最理想的风源设备。为此，本文针对某型吸油烟机（吸油烟机的主体部件就是多翼离心通风机）采用Fluent软件进行全三维的数值模拟，并对模拟计算结果与试验结果进行了对比，吻合较好，同时对流场进行了分析。 1 数值模拟 1.1 几何建模和网格划分 采用Fluent软件的前处理软件Gambit进行几何建模和网格划分。吸油烟机主要由多翼离心叶轮、蜗壳和机壳组成，由于蜗壳的不对称性，不能通过定义周期性边界条件实施单通道流域计算，应取整机作为计算对象[1]，同时考虑到吸油烟机结构的复杂性以及烟机各个部件尺寸的不同，因此将整个计算域分成4个互相连接的流体区域：机壳区域（机壳和蜗壳之间的流道）、叶轮进口区域（进风圈与叶轮之间的流道）、叶轮区域（60个前向的单圆弧非扭曲叶片之间的流道）和蜗壳区域（叶轮和蜗壳之间的流道）。 对以上4个流体区域的连接面，有两种处理方法：一种方法是将连接面定义为内边界(interior)，此时就要在几何建模阶段使这个面相邻的两个区域共用这个面；另一种方法是将连接面定义为交界面(interface)，此时在几何建模阶段，对这个面相邻的两个区域分别定义一个面，而这两个面的几何位置和形状是相同的，但拥有不同的名称和标记，并可采用不同的网格类型。采用第一种方法，在计算中不需要进行任何处理；若采用第二种方法，则在计算中需要通过Fluent中的Define/Grid interface来实现这两个面的数据交换[2]。 划分网格时，根据各个流体区域的大小采用不同类型、不同大小的网格（非结构化的三棱体和四面体网格），整个计算域