离心风机叶片脊状结构减阻特性的三维数值分析

基于Realizable k-?紊流模型,采用Fluent软件对G4-73型离心风机单流道模型叶片翼型表面脊状结构的减阻特性进行了数值模拟研究,并分析了脊状结构对风机运行特性的影响。结果表明:适当尺寸的脊状结构布置能够使脊状表面单流道模型全压高于相同工况下的光滑表面模型,最大增幅7.98%,间接反映了叶片表面流动摩擦阻力的减少。脊状结构只对翼型表面的近壁面边界层分布有一定的影响,其沟谷内形成的稳定的二次流,可以有效减小沟谷内的表面剪切应力,证明了脊状结构具有的减阻效果。脊状表面湍流边界层近壁面的法向速度梯度和湍动能均明显低于光滑表面,验证了脊状结构对湍流耗散的抑制作用和具有的减阻效果。而脊状结构等距间隔的存在会增大部分区域的剪切应力,对减阻效果产生一定的不利影响。在偏离设计工况时,叶片压力面和吸力面分别产生的边界层分离现象也会影响脊状结构的减阻效果及其位置。文中所得研究结果可为工程实际中风机叶片的优化改型及性能改善提供参考依据。