多翼離心風(fēng)機(jī)的三維數(shù)值分析

時間：2015-06-08作者：蘇州**裕節(jié)能設(shè)備有限公司瀏覽：597

多翼離心風(fēng)機(jī)閃結(jié)構(gòu)緊湊，壓力系數(shù)噪音低而被廣泛應(yīng)用在家用電器空氣調(diào)節(jié)及各種通風(fēng)換氣的場合。眾所周知，多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部的壓力脈動，尾流，邊界層分離和旋渦脫落對多翼離心風(fēng)機(jī)殼的非對稱性及其內(nèi)流場屬于全粘性的維流動，憑借現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)手段要很好地準(zhǔn)確地測試葉片間的某些流動現(xiàn)象是非常有限和困難的。對于多翼離心風(fēng)機(jī)的研究，目前筆者所到的大部分研究報(bào)道是關(guān)于氣動特性實(shí)驗(yàn)及葉輪與殼體優(yōu)化配置方面的，在數(shù)值模擬分析方面，有關(guān)多翼離心風(fēng)機(jī)的分析基本上都是維的2，6，筆者還沒有到有關(guān)多翼離心風(fēng)機(jī)整機(jī)維，的分析報(bào)道。本文應(yīng)用比較成熟的商業(yè)，軟件對多翼離心風(fēng)機(jī)的維內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值分析。數(shù)值分析結(jié)果明蝸克內(nèi)部的壓力沿著軸線力向分布在不同的圓崗位置；在葉輪內(nèi)部蝸5上游區(qū)域存在著進(jìn)口旋渦；在蝸舌附近存在著明顯的從葉片出門到進(jìn)口的逆向回流，同時在蝸舌間隙中存在著間隙渦；本文計(jì)算的流量壓力曲線及些典型位聊的速度沿軸向的分布特性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果1吻合良好。

　　2多翼離心風(fēng)機(jī)的配置風(fēng)機(jī)，葉輪外徑2=14輪轂比=857，葉輪出口角32，=175.，葉輪進(jìn)口角3值；湍流方程采用標(biāo)準(zhǔn)壁商函數(shù)時，近鎮(zhèn)為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；7為點(diǎn)的湍流動能；辦是從點(diǎn)到壁面的距離；為尸點(diǎn)流體的動力粘度。

　　5邊界條件報(bào)，多翼離心風(fēng)機(jī)的實(shí)私運(yùn)行情況給記葉輪進(jìn)口總上為，和湍流強(qiáng)度及水力直徑邊界條件；蝸克出口給定出口靜壓邊界條件；葉輪選用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，給定旋轉(zhuǎn)壁面邊界條件為250，1心；蝸殼選用靜止坐標(biāo)，給定標(biāo)準(zhǔn)壁面邊界條件，6計(jì)算結(jié)果及討論。力特件曲線，2給出了計(jì)算的流量以力曲線與實(shí)驗(yàn)值的比較結(jié)果，吻合良好。對于每個工況點(diǎn)時，本文認(rèn)為計(jì)算收斂。

　　流量mVh面針對效率點(diǎn)附近的工況流量系數(shù)4 0.挪的流動特性進(jìn)行討論。3足，截向進(jìn)氣側(cè)的靜壓和全壓分布云，從中可以符出，從葉片進(jìn)口到出口，由于葉片做功，靜也和全壓持續(xù)增加，靜化和全化都在蝸殼壁面附近，在這個截面上，蝸殼內(nèi)部壓力大致位干圓周210位釓靠近壓力出口面由尸存在流動損失全化有所廠降，但靜壓由于蝸殼的擴(kuò)壓作用卻逐步提。

　　寬度，=.，7仙，蝸舌間隙7.3.葉輪與蝸殼的配，1.

　　a監(jiān)測點(diǎn)位置b葉片形狀191葉片形狀及蝸究的化何配置3網(wǎng)格生成敏，將復(fù)雜的汁算區(qū)域分割成葉輪內(nèi)部區(qū)域，葉片流道區(qū)域，蝸殼心部區(qū)域等部分，各區(qū)域甲*生成介沾的網(wǎng)格，相臨的區(qū)域共用同個面，享用相同的叫格節(jié)點(diǎn)，各域的網(wǎng)格數(shù)分別為212914533634和3206奶個節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)格形狀采用棱柱形面體網(wǎng)格，葉片及蝸殼沿軸向面分別采用矩形網(wǎng)格。

　　4數(shù)值求解方法讓算采用維雷諾平均立恒形以，乃程，湍流模項(xiàng)選取廠標(biāo)準(zhǔn)兩方程模吼壁曲附近粟用標(biāo)準(zhǔn)劈凼函數(shù)。計(jì)算方法采用3；町0，隱式方法，湍流動能湍流耗散項(xiàng)動璜方程都采用階迎風(fēng)格式離散；壓力速度耦合采用3算法。連續(xù)件方程和動量方程寫成張量形式分別各公式中5是源項(xiàng)，征0，6，18力和離心力；湍流動能和耗散率=從以下輸運(yùn)方程得到，以，面上，蝸殼內(nèi)壓力位于圓周12，和，的位置，而在靠近輪轂側(cè)的截面。，蝸殼內(nèi)壓力位置移到圓周300處，而在靠近進(jìn)氣側(cè)的截而上，這個位置是位于圓周210附近的3，因此我們認(rèn)為蝸殼內(nèi)部的壓力在軸向方向上是沿閼周方向移動并改變其分布位置和大小的。

　　在葉輪內(nèi)部，越靠近葉片前緣，動和速度越高，這主要是由于高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對葉輪內(nèi)部的氣流不斷吸附的結(jié)果，動壓和速度位于葉輪外緣蝸殼出口方向，即1中的+2坐標(biāo)方向。

　?、轸攭鹤魅珘簞訅涸扑俣仍?.0285截面上動叫和速度云數(shù)值模擬結(jié)果明，葉輪內(nèi)部蝸舌附近的氣流部分受蝸殼出口方向葉片的吸力作用要流向蝸舌上游而排出蝸殼，同時另部分由于蝸舌下游葉片游K域，葉片進(jìn)口前緣存在著明顯的進(jìn)旋渦。時在靠近輪轂側(cè)的截面，由于受輪轂壁面的影響，進(jìn)口旋渦基本上消失了。6為2=0.019截面和=0.056截面上的速度流線，從中可以顯地看出這流動特性。

　　氣流山丁受到蝸舌通道急劇縮小的影響，在蝸舌上游位丁葉片出口的部分氣流又逆流回葉輪進(jìn)口，在這個化域存在著定程度的出口逆流，同時由于逆流的存在和受到蝸舌的影響，在蝸舌間隙中存在明顯的間隙渦，該間隙渦的存在使蝸舌間隙的有效流動通道進(jìn)步減小，使通過蝸舌間隙的氣流偏向蝸舌邊，惡化1間隙的流動，成為重要的噪源。

　　曲線，監(jiān)測點(diǎn)位置分別娃12+2方向取葉片進(jìn)U前緣lOmm位置的點(diǎn)l，具體中可以肴出，在葉片進(jìn)口，沿軸線方向，軸向速度和速度大小娃逐漸減小的；徑向速度和靜壓沿軸向逐漸，加。由于受高速旋轉(zhuǎn)的葉輪吸氣影響，徑以速度在軸向的前13部分積聚增加，隨后變化平緩。故而，對于多翼離心風(fēng)機(jī)而言，葉外的寬度不宜太4軸向速度作徑向速度大，否則不利于靠近輪轂側(cè)氣流進(jìn)氣條件的改善。

　?、褥o比作速度大小體坐標(biāo)為，0.073，0.073，0，0，0.073；從中可以看出，葉片出門速度沿軸向逐漸增加，而靜沿軸向變化平緩。由于蝸殼的非對稱性，葉片出口速度和靜壓大小在不同的圓周位置是不同的，它們沿軸線方向的變化趨勢也有所變化的。故而本文認(rèn)為，由于偏心蝸殼的存在，對于多翼離心風(fēng)機(jī)時言，用維流場或個葉通道的計(jì)算結(jié)果來考察整個流場的流動特性是很堆有效地放映出多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部的真實(shí)流動情況。

　　度沿軸向的分布特性與文獻(xiàn)的測試結(jié)果基本上具有相同的變化趨勢和數(shù)值，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

　　4結(jié)論程和冗兩方程湍流模型對多翼離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)流場進(jìn)行了維數(shù)值分析。計(jì)算結(jié)果明，在多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部存在著明顯的維流動。結(jié)果顯蝸殼內(nèi)部的壓力沿著軸線方向分布在不同的圓周位置，葉輪內(nèi)部蝸舌上游區(qū)域存著進(jìn)口旋禍，進(jìn)口旋渦在靠近輪轂側(cè)由于受到輪轂的影響基本消失。

　　蝸附近存在著明顯的從葉片出門到進(jìn)口的逆向閩流，蝸舌間隙中存在著間隙渦，間隙渦的存在使蝸舌間隙的有效流動通道減小，蝸舌間隙中的氣流向蝸側(cè)偏移；僅對多翼離心風(fēng)機(jī)某個葉片通道或某個截商的數(shù)值計(jì)算很難真實(shí)地反映風(fēng)機(jī)內(nèi)部的真實(shí)流動特性。

 

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