針對風(fēng)機(jī)具體實例，本文采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)值模擬，并利用Autogrid軟件提供的H型網(wǎng)格自動生成功能生成進(jìn)水口和葉輪的最終網(wǎng)格。風(fēng)機(jī)其他部分的網(wǎng)格生成是通過先劃分區(qū)域，然后手動劃分網(wǎng)格來完成的。邊界及初始條件1）集熱器入口設(shè)為入口邊界，葉輪出口設(shè)為出口邊界，葉輪前盤、后盤和葉片的實體壁設(shè)為實體壁，轉(zhuǎn)輪邊界面與下一周期轉(zhuǎn)輪邊界面之間的連接設(shè)為PE。三元匹配連接，循環(huán)數(shù)設(shè)為12。設(shè)定風(fēng)機(jī)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(zhuǎn)壁（如前盤、后盤、葉輪葉片等）的輸入速度n=1450r/min，其他非旋轉(zhuǎn)壁（如蝸殼）的輸入速度為零。邊界及初始條件1）集熱器入口設(shè)為入口邊界，葉輪出口設(shè)為出口邊界，葉輪前盤、后盤和葉片的實體壁設(shè)為實體壁，轉(zhuǎn)輪邊界面與下一周期轉(zhuǎn)輪邊界面之間的連接設(shè)為PE。由于流道內(nèi)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(nèi)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(fēng)機(jī)性能的影響。給出了葉片開槽角度對風(fēng)機(jī)總壓和效率的影響結(jié)果。葉片開槽使風(fēng)機(jī)的總壓和效率增加，但總壓明顯增加，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%。

風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)口直徑和出口直徑增大，葉片進(jìn)口安裝角增大，葉輪進(jìn)口寬度、出口寬度和葉片出口安裝角減小。為了保證葉輪通道的橫截面積逐漸變化，葉片安裝角aβ由1aβ逐漸變?yōu)?aβ。風(fēng)機(jī)葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對離心風(fēng)機(jī)的性能有著重要的影響。因此，根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片安裝角隨葉輪半徑線性變化的規(guī)律，設(shè)計了風(fēng)機(jī)葉片安裝角。通過對第三章斜槽離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動特性的分析，可以看出，具有復(fù)雜“多弧”葉片的原型葉片吸力面具有較強(qiáng)的渦度，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動損失增大，無法提高風(fēng)機(jī)的整體效率。

為了避免樣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提高風(fēng)機(jī)效率，提高風(fēng)機(jī)葉片的加工工藝，采用“雙圓弧”拼接的方法進(jìn)行葉片成型。離心風(fēng)機(jī)蝸殼成形及參數(shù)選擇離心風(fēng)機(jī)蝸殼是將離開葉輪的氣體引至蝸殼出口，將部分氣體動能轉(zhuǎn)化為靜壓的裝置。通過對改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)的數(shù)值計算，在第二種改進(jìn)方案中通過增加葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑來提高風(fēng)機(jī)的總壓。下面介紹了離心風(fēng)機(jī)蝸殼主要幾何參數(shù)和參數(shù)的選擇方法。蝸殼的主要幾何參數(shù)包括蝸殼橫截面積的周向變化、橫截面積的形狀、橫截面積的徑向位置、蝸殼的入口位置和蝸殼舌的結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)根據(jù)不同的截面形狀，蝸殼可分為矩形截面、平行壁蝸殼、圓形截面蝸殼等。

將建立好的風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。其中進(jìn)出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動機(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。這些方法往往需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算和重復(fù)的實驗設(shè)計，建模周期長，成本高，存在風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)使用不足，造成信息資源浪費(fèi)等問題。為了保證數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預(yù)測結(jié)果較為合理，最終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型，能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機(jī)的數(shù)值求解計算中。

由于有梯度擴(kuò)散項，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實際運(yùn)用過程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計算模型出現(xiàn)偏差。建立風(fēng)機(jī)性能預(yù)測模型的主要方法有三種：（1）應(yīng)用數(shù)學(xué)、流體力學(xué)和流場理論建立離心風(fēng)機(jī)模型，預(yù)測離心風(fēng)機(jī)的性能。運(yùn)用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。最后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計算。