目前離心風機的湍流數值模擬方法有直接數值模擬法、雷諾時間平均法和大渦模擬法。每個湍流模型都有其各自的優缺點。對于直接數值模擬方法,其優點是可以在不引入經驗模型假設的情況下模擬流場中各尺寸的湍流波動,因此被稱為的湍流波動。精細計算離心風機流體數值模擬方法的缺點是在直接數值計算中,中壓離心風機,網格尺寸要求很小,導致計算量的增加。它通常需要較大的內存和快速的cpu,因此在實際工程中很難應用。雷諾時間平均法是工程中常用的數值模擬方法。離心風機通過引入雷諾應力的封閉方程,可以求解時間平均雷諾方程。其優點是避免了直接數值模擬計算量過大的問題,但這些經驗模型只適用于有限的環境。直接數值模擬dns是瞬時湍流控制方程的直接解。dns的較大優點是它不需要對湍流進行任何簡化或近似。理論上,可以得到相對準確的結果。然而,直接離心風機數值模擬所需的網格節點數量---,計算量大。目前,只有一些簡單的流動機理可以研究,如室內空氣流動、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動過程中的碰撞磨損等。
從誤差曲線可以看出,離心風機計算值與原測量值之間的誤差小于小流量條件下的誤差。全壓計算的誤差為8.1%,效率計算的誤差為3.6%,誤差較小。因此,德州離心風機,所采用的數值計算方法更為準確,可用于風機的改進和設計。為了研究斜槽風機內部的壓力分布和速度分布,分析斜槽風機在不同工況下的內部流動,找出了3.4段斜槽風機效率急劇下降和設計工況效率低下的原因。橫截面是在葉輪出口寬度處創建的,該寬度垂直于葉輪旋轉軸,等于葉輪出口寬度。由于葉輪轉動,離心風機葉輪進口產生較大的負壓值,使空氣從集塵器進入葉輪。在葉輪中,由于葉輪的轉動和葉片對氣體的作用,葉輪內部沿徑向由內向外移動,總壓值逐漸增大。總壓在葉輪出口外緣和葉片壓力面上。由此可見,由于葉輪旋轉的離心力,沿離心風機葉輪的徑向,葉輪內的速度由內向外逐漸增大。通過截取葉輪出口的圓形截面,觀察截面上的徑向速度值,可以觀察到離心風機普遍存在的尾流結構。離心風機葉片壓力面附近的徑向速度值較大,形成射流區;葉片吸力面附近的徑向速度值較小,離心風機廠商,形成尾跡區。
針對離心風機具體實例,本文采用結構化網格進行數值模擬,并利用autogrid軟件提供的h型網格自動生成功能生成進水口和葉輪的終網格。離心風機其他部分的網格生成是通過先劃分區域,然后手動劃分網格來完成的。邊界及初始條件1集熱器入口設為入口邊界,葉輪出口設為出口邊界,葉輪前盤、后盤和葉片的實體壁設為實體壁,轉輪邊界面與下一周期轉輪邊界面之間的連接設為pe。三元匹配連接,循環數設為12。設定離心風機初始靜壓p=1.01325*105pa,初始溫度t=293k,軸向入口速度=18m/s,所有旋轉壁如前盤、后盤、葉輪葉片等的輸入速度n=1450r/min,其他非旋轉壁如蝸殼的輸入速度為零。由于流道內軸流分布不均勻,葉輪前后盤不一致,為便于比較分析,沿葉輪圓周做了a、b兩段。葉輪通道內的速度和壓力分布用云圖和矢量圖表示。給出了開槽角度對風機性能的影響。給出了葉片開槽角度對風機總壓和效率的影響結果。葉片開槽使風機的總壓和效率增加,但總壓明顯增加,排塵離心風機,效率增加不大。其中,方案7的壓力和效率增加較大,總壓增加3.87%,效率增加0.15%。