1前言
    近年來，隨著計算機技術的快速發展，使得計算流體動力學(CFD)在離心風機的研究領域得到了越來越廣泛的應用。本文就應用計算流體動力學的商用軟件之一Fleunt對6-30型離心風機的流場做了三維模擬，并通過對共流場的研究，為改進風機的性能找出方向。
2建模與計算方法
    在求解過程中采用SEGREGATED隱式方法，湍流動能、湍流耗散項、動量方程都采用了二階迎風格式離散，在迭代計算時，應用亞松弛迭代，松弛系數采用默認。
2.1風機的主要參數
    本文以6-30型風機為研究對象，主要參數如下：流量qv=0.8188m³／s，全壓p=3.98kPa，轉速n=2900r／min．葉輪外徑D2=490mm，葉輪輪轂寬度b= 39mm，葉片數2=12，蝸殼基圓半徑R₁=274mm，R₂=323mm，R₃=382mnl，R₄=451mm，蝸室寬度B=122.5mm，采用圓柱形進口管，為使流動充分發展，對入口和出口做了一定的加長。工作介質為標況下的空氣，并認為牛頓流體且局部各向同性。蝸殼垂直z軸，軸面為xy平面，垂直紙面向外為z軸。通過三維軟件AUTO CAD建模，模型（除去葉輪前盞）如圖1所示。
2.2網格化分
    本文采用ga rnbit對風機的內流場進行劃分，考慮到離心風機的內部流動情況較復雜，故整機采用非結構體網格進行劃分，并將整機劃分為三個部分：入口部分，葉輪流道部分，蝸殼部分。
2.3控制方程
    本文中旋轉葉輪與靜止蝸殼之間、旋轉葉輪與靜止進口管之間的耦合采用了多參考坐標系(multiple reference frame)，把離心風機內流場簡化為葉輪在某一位置的瞬時流場，將非定常問題用定常方法計算。對于定常不可壓縮流體，取與葉輪一起以恒定轉速轉動的坐標系，考慮粘性假設，使用笛卡兒坐標系，速度矢量在x，，和z方向的分量為u，y和Ⅳ，采用標準k-￡模型求解該問題時，控制方程包括連續性方程，動量方程、k方程、E方程，這些方程都可以表示成如下通式：
 

2.4邊界條件
    (1)進口條件
    在計算域的進口處，假定進口速度沿迸水管人口截面均勻分布，給出進口質量流量，并指定其方向與進口垂直。進口處的湍動能k和湍動能耗散率e取默認值。
    (2)出口條件
    采用自然流出（即outflow）。
    (3)流體條件
    入口和蝸殼部分為靜止網格，葉輪流道部分采用懸轉坐標系，三部分之間的連接面設置為interface。
    (4)璧面條件
    入口，葉輪和蝸殼與流體相接觸的所有壁面均采用無滑移固壁條件，在近壁區采用標準壁面函數法，除葉輪流道部分壁面為旋轉壁面外其他壁面均為靜止。計算中忽略重力
3計算結果分析
3.1模擬結果可信度判斷
   風機全壓在風機入口，流道人口，流道出口和蝸殼出口上的流量加權平均報告如下：
 
    從以上圖表及數據可以看出，計算結果的速度和壓力分布都與實際情況相符，且風機出口和入口的全壓差為3.90 kPa，與給定的風機全壓3.98kPa誤差僅為2%，可以判斷該模擬結果可信。
3.2流場分析
    從各流道的靜、壓壘壓和速度等高線看，各流道內的流動情況并不相同。圖2為靠近蝸舌的流道z= 15截面的靜壓和速度等高線，圖3為遠離蝸舌的流遭的靜壓和速度等高線。從兩個圖的對比可以看出，靠近蝸舌的流道入口和出口的平均流速都比遠離蝸舌的流道小。靠近蝸舌的流遭中流速變化較快，達到最高流速的區域較大，且位于流遭的中后部，而遠離蝸舌的流道中達到最高流速的區域僅分布在出口靠近葉片的小區域內，流動比較平穩。
4流動損失分析
  （1）從圖2可以看出，由于蝸舌的滯止效應，蝸舌周圍存在一個靜壓力的高壓區，導致蝸舌附近的流道出口處靜壓力較大，從而使這部分流道的出口和入I1速度比其它流道要小，因此同一時間內通過該部分流道流量較小，即靠近蝸舌的流道做功能力較其它部分有所削弱。且靠近蝸舌的流道中流體流動較紊亂，即該流道中流俸的流動損失較其他部分大，圖4和圖5所示即為整個葉輪中的跡線和近蝸舌流道中的跡線。
    (3)從圖5可見，在每個葉輪流道中都存在一些與葉片方向背離較為嚴重的跡線。為更清楚研究這些跡線，在一個流道的入門處，均勻設置4條靶線，觀察以這4條靶線為起點流體跡線。圖6為靶線分布示意圖，標為A，B，C，D4條靶線。圖7為從兩個方向觀察到的以這4條靶線為起點的流體跡線。可以看出，以靠近葉片非工作面的A、B靶線為起點的氣體的流動較均勻和平穩，而以靠近葉片工作面的C、D靶線的上部為起點的氣體沿流道方向有明顯的螺旋狀流動，這必將增加葉輪流道的流動損失。

5結語
    通過對6-30型離心鳳機設計工況下內部流場的模擬，了解了流體在各葉輪流道中壓力和流速的不均勻性，特別是靠近蝸舌的流道也其它位置流道差異較大。并分析了在葉輪入口，葉輪內部和蝸舌周圍發生的能量損失。
    (1)在葉輪旋轉過程中，各流道的流動隨它在葉輪中相對位置的不同而不同。壓力和速度分布具有明顯的軸不對稱性，尤其在靠近蝸舌的流遘中差異更加顯著。
    (2)蝸舌的設計對整機的性能有重要影響，因為蝸舌不僅引起環流損失，而且會影響到靠近它的的做功能力。
    (3)在葉輪備流道中部存茌橫貫流道的流動，這種不規則的流動也帶來一部分能量損失。這種不規則流動主要是由從靠近葉片工作面一側的上部流入葉輪的氣體引起的。
    綜上所述，使用數值模擬方法研究離心風機內部流場能夠方便直觀的讓我們觀察到氣體在風機內的流動狀況，并能夠根據需要提供詳細的數據，為我們改進和設計性能更好的風機指明方向。