九洲风机丨离心风机模型的建立

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-03-28  浏览次数:146
 一、普惠风机基本信息及网格划分

该风机主要部件有叶轮、集流器、蜗壳和整流器。风机叶轮直径为800mm,叶片数为12,风机运行转速为1450rpm。根据给定的CAD二维图,在SOLIDWORKS完成风机气动模型的建立。采用相对坐标系计算,把模型的流体域划分两部分,旋转域(转子部分)和流场域(其他静止部件部分),通过Interface连接,进行质量、动量和能量交换。由于径向间隙对风机性能产生重大影响,本模型考虑风机径向间隙,是全三维粘性数值模拟仿真模型。

影响离心风机气动性能的主要部件是叶轮、蜗舌和径向间隙。由于结构化网格很难处理径向间隙的问题,非结构网格有很强适配性,处理径向间隙比较容易。因此本文采用非结构网格,在叶轮、蜗舌和径向间隙部位特殊加密。配置的网格数为2460万,网格质量在0.4以上,保证计算精度,在大型计算机中完成模型的计算。离心风机出口大多有一定程度上的回流现象,为了保证计算的精准性,在普惠风机进出口都适当延长。

二、计算模型的设定

为了保证计算精度,首先对模型进行稳态模拟,在稳态模型的基础上,以稳态模型为初始条件,进行瞬态计算。

九洲风机厂分析稳态模型计算设置如下:

计算模型为稳态;流体介质为完全气体(AirIdeaGas);转子转速为1450RPM;湍流模型采用K-e模型;边界条件:1)进口选用全压,2)出口选用流量,3)固体壁面采用无滑移光滑壁面,壁面函数为Scalable,4)交界面模型米用GeneralConnection,坐标变换模型米用FrozenRotor,网格连接方式米用GGI;数值算法:对流项采用HighResolution,湍流数值算法采用一介格式(Firstorder)。

稳态计算结果是否收敛很大程度上影响后面瞬态计算,评价计算结果是否收敛,九州风机认为要综合以下几个因素来判断计算是否已近收敛:1)模型残差(RMS)达到标准;2)计算物理参数基本无变化,趋于稳定;3)进出口质量差小于0.5%以下。

模型达到以上三个要求,基本可以断定模型已经收敛。在稳态计算模型的基础上,在稳态计算文件为初始条件,进行瞬态计算。瞬态计算时间步长由特征速度和网格特征尺度计算得到。

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