具有粘性效应的离心叶轮内部完全三元流场的数值模拟.pdf

第
卷第
期工程热物理学报
,


年
月
! ∀
,
具有粘性效应的离心叶轮内部完全
三元流场的数值模拟
王宁汪庆桓

中国科学院工程热物理研究所北京
关键词粘性, 离心叶轮, 完全三元流场

前言
近年来, 随着数值计算技术的进步和电子计算机性能的提高和应用的普及, 在求解
工程应用中经常遇到的流体定常流动正问题中, 过去因受到计算条件的限制而很少采用
的直接解三元流动基本方程组的方法已得到了越来越广泛的应用, 但对于求解描述实际
,
气体真实流动状况的
一
方程在绝大多数实际条件下为得到定量计算的数值
解常常因计算机容量、速度等的限制而无法实现, 各种经过简化的湍流模型方程通常只
。
用在作流场的定性分析在工程使用中仍大多以忽略粘性的欧拉运动方程为主, 对实际
。
气体粘性产生的影响则根据经验数据进行总体修正为了对粘性对流场的影响进行详尽
,
,
的计算
在文献【
」中提出了一种用分布体积力模拟粘性的方法该模型方
,
程介于
! 方程和
一
方程之间用半经验的公式计算出流体中由于粘性产生的低
能流部分, 从而模拟出实际流体流动中的粘性效应, 且求解该模型方程所需的机时并不
, 。,
比解
方程组增加很多具有工程应用上的意义作为算例本文对某化工离心压气
。
机首级叶轮设计工况下的流场进行了数值计算, 得到了基本符合实际流动规律的结果

计算方法
基本方程
旋转座标系下守恒型三元欧拉方程组可统一写成为
·

诬

、
鬃
,
卫

,


式中

马守
味甲
沪
二

矶

,

,
心


, ,
各符号及下标分别表示
一控制体表面积
一控制体体积
一相对流速
, , , , , ,
矢量
一绝对流速、一旋转角速度
一半径
一内能
一相对滞止转烩

受国家攀登计划
项目资助

本文曾于
年
月在武夷山召开的中国工程热物理学会热机气动热力学学术会议上宜读

期王宁等
具有粘性效应的离心叶轮内部完全三元流场的数值模拟
一焙,
一密度,
一压力
下标
氏一控制体积, 几一控制表面, 二一轴向分量,
。
, 一径向分量, 沪一周向分量

, , , , 。
并且有琳
城
叽
仇一、
一可
许护
一, 味
若假设为理想气体, 则满足状态方程

守一一

风
护
, 心
甲一比热比

计算格式及差分离散化

七了,
本文采用的是文献【
少
中的新计算网格
图
,
所示
而在文献
中
使用的是旧计算网格
图

,
几、
, 幽南丫州

,
互沂

新网比旧,

计算格计
,
算网格更加简单, 快速和准
尹
, ,
。
了
确将基