基于RANS模型的不同边界条件风机三维流场模型应用研究

简介

为了更加真实地分析风机流场,并缩短数值计算时间,分别建立不同参数(尺寸、转速)的轴流风机的三维流场模型,基于RANS模型中的Realizable k-ε模型,分别采用速度边界、Fan边界、3D Fan zone 3种边界条件对风机内部流场、射流通风流场进行稳态计算,并将计算结果与文献中风机试验数据进行了对比验证。为了进一步验证风机内部流场模拟结果的准确性,对1台SF3-4轴流式风机进行性能测试,结果表明采用3D Fan zone和Fan边界条件计算内部流场的气动性能数据与试验值最接近,平均误差分别为1.59%和4.42%,但要求的网格数较多,计算时间长,而采用速度边界条件虽平均误差为10.3%,要求的网格数较少且计算时间短。在模拟风机射流通风流场时,采用3D Fan zone与Fan边界条件能实现流场边缘处的微小尺度旋流及流场各处的温度变化,而采用速度边界条件虽能实现流场中心处的大尺度射流,但无法实现流场其他位置的流动、传热现象;3种边界条件的计算结果都与风机内部流场的实际性能参数吻合度高,研究结果可为风机流场研究提供参考。