离心叶轮内部流场计算机仿真及分析

摘要

大型电机的冷却通常采用直叶片的离心叶轮,其内部的流动结构及其随工况的变化对叶轮性能及电机冷却效果有重要影响.为减少对实验的依赖,提高改型设计的可靠性,采用全三维的Navier-Stokes方程,建立了离心叶轮的计算机仿真模型,结合湍流模型及相应的计算网络及边界条件,可以完成对叶轮性能及内部流场的计算.用仿真模型针对一实际应用的离心冷却风机叶轮进行了数值仿真计算.并对计算结果进行了详细的对比分析,得出了不同工况下详细的流场结构,包括相对速度在叶轮通道中的分布及相对速度流线图.揭示了小流量工况下流动分离及效率降低的机理,将冷却风扇叶轮的总体性能与内部的流场结构进行了关联.研究结果表明离心叶轮内部流动分离是导致其性能下降的主要原因.