貫流風(fēng)機(jī)不同湍流模型數(shù)值模擬時(shí)的應(yīng)用效果分析

珺，程家勝，舒朝暉

（1.華中科技大學(xué)，武漢 430074；2.武漢理工大學(xué)，武漢 430070）

0 引言

貫流風(fēng)機(jī)作為家用分體壁掛式空調(diào)室內(nèi)機(jī)的核心送風(fēng)部件，其送風(fēng)性能和噪聲大小受到廣大消費(fèi)者和研究人員的關(guān)注。貫流風(fēng)機(jī)在工作時(shí)，流體從葉輪一側(cè)進(jìn)入內(nèi)部流場(chǎng)，從另一側(cè)穿出葉輪，在葉輪內(nèi)側(cè)靠近蝸舌的位置存在明顯的偏心渦結(jié)構(gòu)，偏心渦的存在對(duì)于貫流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能有明顯的影響［1-2］。

自從20世紀(jì)50年代Eck［3］提出貫流風(fēng)機(jī)后，一系列有關(guān)的試驗(yàn)相繼展開(kāi)，許多學(xué)者結(jié)合試驗(yàn)和可視化技術(shù)對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行研究［4-7］。隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展， CFD等模擬軟件廣泛被用于流場(chǎng)模擬與仿真計(jì)算，這給貫流風(fēng)機(jī)的研究也帶來(lái)了極大便利。國(guó)內(nèi)外許多研究者通過(guò)FLUENT等流體仿真軟件對(duì)貫流風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)和噪聲性能進(jìn)行了研究［8-10］。在貫流風(fēng)機(jī)的模擬計(jì)算中，可以選用的湍流模型有多種，最常用的有雷諾平均方法（RANS）和大渦模擬（LES）。RANS方法將非穩(wěn)態(tài)的N-S方程對(duì)時(shí)間取平均，求解得到流場(chǎng)的時(shí)均結(jié)果。針對(duì)雷諾平均方法，邢改蘭等［11］對(duì)比了RNG k-ε模型和Standard k-ε模型，認(rèn)為RNG k-ε模型計(jì)算時(shí)的收斂速度更快，預(yù)測(cè)的葉輪內(nèi)部旋渦強(qiáng)度更大。LES模型將N-S方程在小空間域內(nèi)取平均，把流場(chǎng)中的渦分為大小尺度的2種，大渦直接求解，小渦則通過(guò)亞網(wǎng)格尺度模型求解，該模型有在計(jì)算噪聲時(shí)具有較高精度，但同時(shí)對(duì)網(wǎng)格的尺寸和質(zhì)量要求較高。舒朝暉等［12］對(duì)比了RNG kε、RSM、DES、LES 4種湍流模型在計(jì)算貫流風(fēng)機(jī)流場(chǎng)時(shí)的差異，結(jié)果表明DES與LES模型在捕捉流場(chǎng)的微小流動(dòng)細(xì)節(jié)方面更有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)網(wǎng)格要求較高且耗用的計(jì)算資源更多。……