1、离心风机数值计算教 程西北工业大学 航海学院 编制1. 流场建模1.1 蜗壳部分流场建模（1）草绘蜗壳轮廓（2）拉伸草图，绘制流域（3）扣除叶轮部分（4）增加风机出口1.2 叶轮流场建模（1）拉伸草图（2）扣除叶轮电机和进风口（3）扣除叶片和叶轮盘（4）静态线框图1.3 保存（1）建立的三维模型需要保存成 iges 、step 或 X-T 等三维模型通用格式，便于导入 CFD 前处理软件。2CFD 前处理2.1 Gambit 软件介绍（1）Gambit 快捷键快捷键 功能鼠标左键 旋转鼠标中键 平移鼠标右键 缩放Shift+鼠标左键 选中Shift+鼠标中键 框选、反向、替换换当先选中项Shi
2、ft+鼠标右键 确定（相当于点击 Apply 按钮）（2）各按钮功能简要介绍几何体操作按钮，激活后第二排分别为点、线、面、体和几何组按钮，分别激活可以进一步操作。网格划分操作按钮，激活后第二排分别为边界层网格、边网格、面网格、体网格和几何组网格按钮，分别激活可以进一步操作。边界条件设置操作按钮，激活后第二排分别为边界边界条件设置（进出口设置）和区域类型设置（定区域、静区域设置）按钮，分别激活可以进一步操作。2.2 文件导入（1）打开 Fluent 前处理软件 Gambit 2.4.6，分别导入蜗壳和叶轮部分的step 文件 woke.stp 和 yelun.stp。FileImport STE
3、P.常用工具操作按钮，激活后第二排分别为坐标系设置、函数法生成网格、轴流叶轮工具等，分别激活可以进一步操作。对于该模型，没有使用这一项。功能按钮区，常用的有：适应窗口大小、调整显示坐标方向、隐藏几何体、转换静态线框模型和和实体模型、撤销和重做以及网格质量统计等功能。（2）先导入叶轮部分，再导入蜗壳部分（3）全部导入后发现建模时，叶轮和蜗壳的坐标系不统一，二者位置关系不正确。此时需要将蜗壳部分相对于 xoy 平面翻转 180 度。（4）以实体图显示：（5）将叶轮部分两端凹进部分补齐，分别作为叶轮进口。此操作主要目的是产生 A、B 两环面，并将这两个换面定义为 wall 类型，可以模拟风机进口处的
4、挡风环。选择第二项，根据面拉伸成体。（6）选择面（face） ，红色即为选中（7）选着拉伸引导线（edge ）红色即为选中，注意引导线的箭头方向，如果不对“shift+鼠标中键” 可以改变直线方向（8）最终效果（9）同样方法处理蜗壳另一端凹处。2.3 网格划分鉴于该模型的复杂程度，采用非结构化网格。为了节省计算机资源，提高工作效率，尽量保重流动复杂的区域网格相对较密。为了保证网格疏密程度，首先给定每一条线的网格节点数目。注意不足 1 毫米的线段，比如叶片厚度、叶轮盘厚度方向可以不给网格节点，即默认为该线段上仅有一个网格节点。为了便于操作，可以隐藏暂时不需要的部分。点击右下角工具栏最下面一行第二
5、个按钮，在弹出的新对话框选中要隐藏的体，把 Visible 属性改为 off，即可隐藏不需要的体。（1） 叶轮盘网格节点间距分配方案：A叶轮盘周边网格间距 2mmB叶片圆弧处网格间距设为 1.5mmC叶片高度方向网格间距设为 2mm，此处网格节点并非均匀变化，采用Successive Ratio，激活 Double side ,Ratio1 和 Ratio2 均设为 1.02.D叶轮区域中间线段划分E叶轮盘其他曲线划分F叶轮外侧轴向网格节点间距 4mm（2）蜗壳网格节点划分A隐藏叶轮部分，划分蜗壳和进口两端的边网格节点B风机两端进风口处边网格设定 100 个节点，进口附近、蜗壳部分靠近叶轮一侧
6、和蜗舌附近处边网格节点间距 3mmC蜗壳部分靠近叶轮一侧轴向网格节点间距 4mD蜗壳外侧周围边网格节点 4mmE过渡位置网格间距 3.5mm,间距比例 1.02F蜗壳出口和外侧轴线方向网格节点间距 5mm（3）划分体网格风机两端出口由于形状规则，分别为圆柱和圆环，可以采用 Hex/Wedge cooper 方式划分六面体网格；叶轮和蜗壳形状比较复杂，采用 Tet/Hybrid TGrid 方式划分四面体非结构化网格。（4）检查网格质量和网格数目：网格质量检查结果：叶轮部分：进口部分：蜗壳部分整体情况：可以发现总网格数目为 270 万，最大网格扭曲度小于 0.86（小于 0.97 为合格） ，扭
7、曲程度严重的网格位于叶轮部分，如果计算出现不收敛或非物理现象很可能由该部分网格质量较差造成。2.4 边界条件设置：（1）边界名称设置：蜗壳外侧定义为 wall 类型，取名为 woke；叶片、叶轮盘等旋转部件表面定义为 wall 类型，取名为 Moving_wall；电机表面定义为 wall 类型，取名 dianji；风机进口挡风环（前面提到的 A、B 面）和叶轮部分端面定义为 wall 类型，取名 in_wall；风机进口定义为 Pressure_inlet 类型，分别取名 inlet1 和 inlet2；风机出口定义为 Pressure_outlet 类型，取名 outlet。（2）流场区域划分将流场分为两个区域，一个区域为叶轮部分，类型为 FLUID，名称为Moving（作为动区域） ；一个区域为蜗壳部分和进口部分，类型为 FLUID，名称为 Static（作为静区域） 。注意：边界命名和区域命名对计算没有任何影响，一般取名尽量有规律，可以帮助记忆，在 Fluent 设置中能够一目了然。2.5 输出文件输出网格，保存 mesh 文件（FileExportmeshApply）注意：绘制 2d 模型网格时需要激活“Export 2-D（ X-Y）Mesh ”选项
