郝山义,孙新民,李健,赵春雨

(河北联合大学机械工程学院,河北唐山063009)

0 引 言

在风机这类大型旋转机械中,叶片的稳定性问题是十分重要的研究课题。工作气体的非定常流动对叶片将施加一个非定常作用力,使叶片产生振动,而振动着的叶片反过来又作用于流场,使流场的非定常程度发生变化。因此弄清风机内部流场对改进和开发高性能的风机产品有着非常重要的意义。由于风机流场动力规律的复杂性,以及实验成本、条件的限制,基于CFD理论的风机流场模拟被逐渐采用,通过模拟可以得到风机的速度场、压力场以及复杂结构处的流场规律。同时,利用ANSYS软件对叶片气动性的结果进行结构强度分析。本文通过对风机叶片周围的流场数值模拟分析,利用现实可行而且精准的数值模拟方法—流固耦合,分析了风机叶片的位移响应和叶片的应力情况。

1 湍流的数值模拟方法

目前的湍流数值模拟方法可以分为直接数值模拟方法和非直接数值模拟方法。所谓直接数值模拟方法是指直接求解瞬时湍流控制方程。而非直接数值模拟方法就是不直接计算湍流的脉动特性,而是设法对湍流做某种程度上的近似和简化处理。应用比较广泛的非直接数值模拟方法Reynolds平均法。Reynolds平均法的核心是不直接求解瞬时的N avier-Stokes方程,而想办法求解时均化的Reyno lds方程。这样避免了计算量大的问题,而对工程实际应用可以取得很好的效果。Reynolds平均法是目前使用最为广泛的湍流数值模拟方法。……