多翼離心風機數值模擬中湍流模型的適用性研究

楊偉剛，蔣博彥，趙康發，王 軍，李 斌

（1.華中科技大學，湖北武漢 430074；2.浙江省健康智慧廚房系統集成重點實驗室，浙江寧波 315300）

1 前言

多翼離心風機葉片彎曲度大，葉道流道短、分離嚴重，蝸殼中也充斥著各種二次流動，其內部流場是一種復雜的三維非對稱流動，這使得多翼離心風機的性能預測及內部流動研究十分困難。隨著CFD技術的發展，應用數值計算的方式對風機內部流動進行模擬已成為風機氣動性能設計和流場分析的重要手段。而三維湍流流場計算精度的高低，在很大程度上取決于所采用的湍流模型。文獻［1］對κ-ε和SST κ-ω湍流模型在離心泵的模擬精度進行了分析，得出SST κ-ω對分離預測的準確度更高。文獻［2］對4種湍流模型在雙吸離心泵數值模擬中的適用性進行了分析，認為RNG κ-ε模型在計算精度和計算時間方面表現更好。侯祎華等采用Spalart-Allmaras （S-A）和Standard κ-ε模型對混流式轉輪進行了模擬計算［3～5］，對比發現兩者模擬結果相似，不同旋轉機械中湍流模型具有不同的適用性和精度。然而在多翼離心風機的相關研究中，不同學者使用了不同湍流模型，文獻［6～9］采用Standard κ-ε模型對多翼離心風機內湍流進行了計算，并驗證了數值計算的準確性。文獻［10］采用Realizable κ-ε對不同工況下的多翼離心風機進行三維數值模擬，研究了風機的典型幾何參數對其性能的影響。文獻［11］在多翼離心風機研究中分別用Standard κ-ε模型、RNG κ-ε模型和Realizable κ-ε模型進行了計算，發現3種κ-ε湍流模型結果接近，并且與試驗結果比較吻合。文獻［12］在多翼離心風機的葉片尾緣改型設計中采用SST κ-ω模型，并驗證了數值模擬的準確性。……