风机翼型边界层分离的二维数值模拟研究

总结出来的。

应用范围：该模型假设流动为完全湍流，分子粘性的影响可以忽略，此标准k-ε模型只适合完全湍流的流动过程模拟。

2） RNG k-ε模型：

RNG k-ε模型来源于严格的统计技术。它和标准k-ε模型很相似，但是有以下改进：

a、RNG模型在ε方程中加了一个条件，有效的改善了精度。

b、考虑到了湍流旋涡，提高了在这方面的精度。

c、RNG理论为湍流Prandtl数提供了一个解析公式，然而标准k-ε模型使用的是用户提供的常数。

d、标准k-ε模型是一种高雷诺数的模型，RNG理论提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的作用取决于正确的对待近壁区域。

这些特点使得RNG k-ε模型比标准k-ε模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。

3） 可实现的k-ε模型：

可实现的k-ε模型是近期才出现的，比起标准k-ε模型来有两个主要的不同点：可实现的k-ε模型为湍流粘性增加了一个公式，为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。术语“realizable”，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。

4 数值模拟结果及分析

整个研究过程是空气来流速度为50m/s，攻角在-36°到+8°之间，每两度进行一次模拟计算的过程。

4.1 利用GAMBIT建立计算模型

下面选取0°为例，讲述在整个研究过程中GAMBIT的使用。

1） 建立翼型轮廓和设定流动区域

设定流动区域，如图4-1所示，其中，翼型弦长为22.4cm，流动区域左边为半径为67.2cm的半圆，右边为 cm2的矩形；翼型局部放大图如图4-2所示。

2） 划分网格和翼型边界层

各条边上的节点数如表4-1所示，得到的整体网格效果图如图4-3所示：

4.3 模拟结果分析

本文用FLUENT软件对G4-73风机翼型受到速度大小为50m/s的空气来流在-36°到+8°攻角下（为方便比较而增加了+10°到+36°攻角下的数值模拟）冲击的情况进行了二维数值模拟，通过对模拟的结果进行分析，得出下面的结论：

（1） 风机翼型在受到较大攻角的来流冲击时，就会使流场出现旋涡，边界层分离，而且攻角越大，现象越明显，即风机气动性能受到的影响越大；

（2） 当攻角大小一样时，攻角为正时风机翼型流场里出现的旋涡更大，边界层分离现象更明显。

由于所做的只是二维的数值模拟，与三维的现实现象有出入，所以模拟的结果可能会有偏差，另外本人所学知识的有限，所做的分析还不够全面，不够详尽，存在很多不足，希望能在以后的学习工作中能够对其进一步改善。

参考文献

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[2] 袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全，2005，14（6）：38-39.

[3] 蔡兆林，吴克启，颖达.离心风机损失的计算[J].工程热物理学报，1993，14（1）：53-56.

[4] 王松岭.流体力学[M].北京：中国电力出版社，2004.

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