图3-3 离心风机子午面 Fig.3-3 Meridian plane centrifugal fan
图3-4 流道内轮毂壁面的网格分布 Fig.3-4Computation grid on hub wall
图3-5流道内机匣壁面的网格分布 Fig.3-5 Computation grid on shroud wall
图3-6 叶轮单流道计算网格 Fig.3-6 Single-flow impeller grid
图3-7 叶轮全流道计算网格
Fig.3-7 Impeller low channel-wide computational grid
3.5 计算条件设置
数值模拟的计算条件主要包括：流体介质的设置、流动模型的选择、旋转机构的设置、边界条件、计算模型、初始条件、输出变量的选择、计算迭代的设置等。下面分别进行说明。
（1） 本次数值计算中，流体介质选用理想气体。其主要热力学参数为：
定压质量比热容Cp＝1006.0（J/Kg?K）； 绝热指数k＝
CpCv＝1.4；
普朗特数Pr＝0.708；
运动粘滞系数?＝1.57×10-5（m2/s）
（2） 流动模型的具体设置为：
（I） （II） （III）
通过进行时间配置来定义控制方程组求解的时间相关性，本次所计算的流动是定常流动。
选用雷诺平均N-S方程组加S-A一方程湍流模型。
设置特征变量和参考变量。具体包括：特征长度、特征速度、特征密度；参考温度和参考压力等。本次计算将叶轮外径作为特征长度，将叶轮进口平均速度作为特征速度，将叶轮进口处的气流密度作为特征密度，参考温度为叶轮进口总温，参考压力为叶轮进口总压。
（3） 对叶轮的旋转部分和固定不动部分进行区分，给出旋转部分的旋转速
度大小和方向。本次计算模型中叶片的压力面和吸力面以及叶尖为旋转部分，其旋转速度为1862.4转/分钟。通过对计算模型结构的分析，给定旋转为顺时针方向。
（4） 计算模型边界条件的设置方式对整个数值模拟能否得到令人满意的
结果有非常重要的影响。通过作者反复调试，最终给出如下的具体设置：
（I）
（II）
计算模型的进口截面给定来流方向、绝对总压、总温以及进口的湍流粘度。其中，来流为轴向，进口湍流度设置为3%。 计算模型的出口截面给定质量流量以及参考静压。其中，出口流量约为30Kg/s。
（III） 计算模型的进、出口延伸区给定周期性条件，叶轮和轮毂设定为相对静止壁面，机匣设定为绝对静止壁面。
上述叶轮模型进、出口截面所给定的气动参数值均为预先通过试验测量得到的相应结果。
（5） 计算模型的设置为：
（I） （II） （III）
空间离散采用守恒形式的有限体积法，中心差分格式。CFL数取3。
时间推进采用四步Runge-Kutta法。
利用多重网格和隐式残差均化对流动实施加速收敛。
（6） 数值模拟的初始值对整个迭代计算能否顺利进行和计算时间都有着
比较重要的影响。作者通过对试验测量结果的分析，最终给定了初始全压值、来流温度、初始来流方向以及初始压力分布。
（7） 根据本文研究的内容，计算的输出参数主要包括了每一网格节点处的
计算结果和周向平均后的计算结果。
（8） 计算迭代设置主要包括了最大迭代步数和全局残差收敛标准。通过对
研究模型的网格质量和流场特点的分析，以及以往数值计算所积累的经验，本文给定的最大迭代步数为2300步，全局残差收敛标准为1×10-4。
（9）
3.6 数值迭代结果
本文通过求解器进行求解，因网格形式或者网格大小、对流项的离散插值格式等原因，可能导致解得发散。因此在迭代过程中，要对解得收敛性随时进行监控，并在迭代达到制定精度后，结束迭代过程。根据所研究的叶轮内部流场的特点以及课题研究的主要内容，本文作者给定如下的计算结果收敛标准：
（1） 全局残差达到1?10?4；
（2） 进、出口质量流量误差小于或等于5?10?4；
（3） 计算模型进、出口全压比与试验测量结果之间的误差小于5%； （4） 计算模型的全压效率值与试验测量结果之间的误差小于5%。 经过迭代计算，最终得到令人满意的结果。这里以原始叶轮为例，给出了计算过程中全局残差和进、出口流量的收敛历史，如图3-5~3-9所示。