无论在计算速度、计算精度、所需计算机内存、使用方便程度、界面友好程度等方面都优于其他软件。其计算速度、精度和计算机内存需要量均比其它软件优越，其优越程度使用过其它软件的用户非常惊讶。现在其它软件公司（在网格生成和核心求解器中）也逐渐开始采用类似于NUMECA的方法。她所研发并采用的其它技术和方法现也已被其它软件开发者逐步采用，因此，NUMECA公司领导着世界CFD软件发展的新潮流。
过去几年，FINE 系列软件被国际上普遍认为是叶轮机械等内部流动模拟分析的首选软件。但随着FINE/HEXA 和HEXPRESS 的推出，将使NUMECA 的CFD 软件在模拟外部流动（包括各种飞行器：飞机、火箭、卫星等；各种运输工具：汽车、机车船舶等；房屋建筑群，桥梁等）方面，也比其它软件有许多独特的优越性。另外，由于NUMECA 软件自身的特点（高的速度，高的精度，低内存需求，以及使用方便等），她现在也是现代流体工程企业实现其设计、制造自动化体系的首选CFD 软件。
3.3 数值模拟步骤
本章对离心风机机叶片的内部流场进行了数值计算。数值计算在叶轮的设计流量工况下进行。要得到数值计算的最终结果，主要工作步骤为：
（1）确定研究对象的几何模型
对所要模拟的离心风机，使用特定的计算机图形软件或一些CFD 的专业前处理器软件，在二维或三维坐标系中，按照叶片的实际尺寸来建立精确的几何模型；
（2）建立物理模型
以AutoCAD软件为平台，获得本次数值研究所需要的叶片模型，并根据实际情况设定边界，边界条件可分为两类，一类是确定物理过程所必需的物理边界条件，另一类是在数值计算中需要给定的辅助数值边界条件，CFD 模拟的基本边界条件包括流体进口边界，流体出口边界，给定压力边界、对称边界，壁面边界、周期性边界。图3-1给出了研究叶轮的实体模型；
（a） (b)
图3-1 叶轮实体模型 Fig3-1 Solid model of test rotors
（3）几何模型网格化
网格是CFD 模型的几何表达形式，是模拟与分析过程的关键部分，而且网格质量对CFD 计算精度和计算效率有重要影响。网格划分通常使用工具进行；
（4）对网格划分结果进行检查，如是否有负网格，网格的长宽比、延展比是否达到精度要求等，如果计算网格未达标，需要回到（3）步，对网格参数进行调整；
（5）对达到标准的计算网格和计算模型，进行计算参数的设置，主要包括流体性质、计算模型、计算边界条件等；
（6）对计算迭代过程的参数和输出的计算结果进行设置，包括迭代的步数、输出结果的种类、输出结果的格式等；
（7）利用求解器对计算模型进行数值模拟，并得到计算结果；
（8）对计算结果进行检查，如迭代中的各种残差值以及进、出口流量之差是否达到收敛要求，叶片的压比、效率等是否与试验测量结果相吻合等。如果计算结果未达到要求，回到（5）步，对相关计算参数进行检查、分析和调整；
（9）将符合要求的计算结果，根据计算输出变量进行相应的后处理，得到最终的结果。
图3-2给出了本次数值模拟的工作流程图。在上述步骤中，对研究模型进行网格划分、计算条件的设置和利用求解器进行计算是整个数值模拟的重点和难点。后面章节将分别进行讨论。
3.4 网格划分
在数值计算中，网格设计和网格划分是基础，也是能否获得预期的、满意的模拟结果的关键因素之一。构造合理的、相对简单的网格分布能够有效地提高流场计算精度，加速迭代计算的收敛。同时还能够进一步节省计算时间、提高计算效率。
本文对离心风机内部流场进行网格划分时，采用的网格为结构化六面体网格。针对叶轮机械叶片的几何特征，NUMECA自带的网格自动生成模块IGG/AutoGrid提供了四种剖分结构划网格的模式：H型网格、I型网格、HOH型网格和复合型网格。
（1） 利用勃拉修斯（Blasius）公式，见式（3-5），来近似预估第一层网格
点与壁面之间的距离ywall，对近壁面处的网格分布进行改进。
ywall?Vref?6??????????78?Lref??2???? （3-5） ?y??18式中，Vref—参考速度（m/s），这里取叶轮进口流速的平均值；
； ?—流体的运动粘滞系数（m2/s）
Lref—参考长度（m）这里取叶轮的径向高度；
y?—无因次壁面变量，它的取值与雷诺数的大小和湍流模型的种类有关，根据本文所研究流动的特点，这里取1。
整个计算区域分为叶片流道区域、叶片流道前、后的延伸段以及叶片顶部与机匣壁面之间所构成的叶顶间隙区域，其中将叶片流道和其前、后延伸段区域称之为主流通道区域。整个模型的计算网格点数共为427671个。计算区域的网格点数的具体分布为：主流通道区：主流方向×叶展方向×跨叶片方向=123×61×57，其中叶片流道区的网格点分布为：主流方向×叶展方向×跨叶片方向=65×61×57。
但由于本文所研究的叶片不论沿圆周方向的弯曲度还是沿叶高方向的扭曲度都很大，对网格的布置和生成带来较大的难度。本文的重点是得到叶轮单流道及全流道以及叶顶间隙处的网格分部。离心风机流道子午面如图3-3，离心风机轮毂壁面网格分布如图3-4，离心风机机匣壁面网格分布如图3-5，叶轮单流道的计算网络如图3-6，叶轮全流道的计算网格如图3-7。
经过反复的调试，最后得到令人满意的计算网格。网格质量为： （1） 网格的最小夹角（Orthogonality）为18.5?。 （2） 网格的最大长宽比（Aspect Ratio）为33.0。 网格的最大延展比（Expansion Ratio）为3.7。
AutoCAD 准备工作 对研究对象的CAD分析 对研究叶轮进行计算网格参数设置 进行网格划分 检查计算网格质网格质量是否达
得到最终计算结果 图3-2 数值模拟工作流程图 Fig.3-2 Flow chart of numerical simulation
对计算结果进行后处理 检查计算迭代结果是否达标 计算迭代过程的 参数设置 对研究对象进行计算边界条件的设置