为方便设置边界及计算条件，将整机划分为进气部分、叶轮和蜗壳三大块，其中进气部分即集流器和叶轮中间的圆柱形空腔，叶轮部分由AotoGrid生成旋转叶轮网格，蜗壳分为规则的蜗牛状部分、叶轮前盖和集流器以及蜗壳外壁之间的不规则部分以及叶轮和集流器进口之间的缝隙。为了能够尽量真实地模拟流场，在集流器和叶轮套接的部分考虑了内泄漏流动，其轴向间隙为5mm。

由于离心通风机内部结构的复杂性，采用多块网格生成方法生成高质量网格。考虑到不同流动区域的差异，对壁面附近的网格节点进行了加密处理。为计算和分析方便，取叶轮旋转轴中心线为z坐标轴，进口气流沿z轴正向流向z轴负向，进口所在平面为z=0平面。各部位的具体网格点数为进气部分705703个，叶轮部分3413928个，蜗壳部分2075042个。整机网格节点总数为6194673个。

商业计算软件Numeca使用时间相关法求解Reynolds时均方程 , 为了快速计算各种复杂流场 , 该软件采用多块/多重网格的计算技术,并有多种可供选择的对流项离散格式和湍流模型。计算采用B-L代数模型 , 对流项采用中心差分并结合四阶耗散项 , 时间推进选用四阶显式Runge-Kutta方法。计算时使用三重“V型”网格循环,CFL数取值3。由于流场中多处出现漩涡 , 且在出口处涡核强度和涡核位置均受上游的影响不断发生变化，整个流场呈现了一定的非定常特性 , 因此当进出口流量发生小幅振荡时 , 可基本认为计算收敛。计算时给定进口总温、总压及进口气流角 , 出口给定背压 , 叶轮进出口延伸区和叶顶间隙给定周期条件 , 绝热固体壁面给定无滑移条件，收敛标准设为残差小于10-4 。

风机内的损失主要就是泄漏和漩涡损失，本次模拟即针对离心通风机的整机三维模拟，所模拟流场更接近实际流场，所做分析更真实可靠。本节重点分析了风机内主要的泄漏损失和漩涡损失。

1、间隙内泄漏

离心通风机叶轮进口与集流器间有一定间隙，由于叶轮进出口存在压力差，从而在靠近叶轮前盘、蜗壳与集流器之间的区域，由叶轮流出的气体有一部分经过间隙漏回叶轮进口的低压区，造成内泄漏损失。图1为叶轮与集流器接口处的缝隙结构示意图。图2和图3形象地显示了这一内泄漏现象。由图可见，轮盖间隙顶端压力高于底端压力，气流不断地倒流入叶轮进口，这部分气体在叶轮中所获得的能量又消耗于损失，它不断地被压缩和膨胀，既导致出口流量降低，又无益地耗功。因此，应将间隙做得尽可能小，以减少内泄漏。

2、蜗壳内的漩涡分析

该风机在最优效率工况下,叶片展向中间截面位置的绝对速度矢量图。从图中看出，在蜗壳内径向漩涡运动并不明显,气体几乎是沿着蜗壳方向流动，这说明蜗壳内漩涡的形成主要是由于气体的轴向流动及叶轮出口流动对蜗壳内流动的影响。

图5是最优效率工况下蜗壳相应位置(见图4)上的二次速度矢量分布图。由图5看出 , 在蜗壳内气流存在很强的漩涡流动 , 气流以涡的形式推进，从90°到270°再到0°随位置角的增大气涡经历了诱发、扩展到逐渐消失流动趋于均匀的过程；这种漩涡流动是由于受叶轮出口气流的冲击引起的。这是由于气流撞击壁面而形成的漩涡 , 在蜗壳内漩涡运动一直存在并发展着 , 但漩涡运动逐渐减弱。就90°截面矢量图看，气流由中间向两侧分流，轴向速度大于径向速度，盘侧速度大于盖侧速度，且已出现漩涡的雏型。在180°截面， 由于外壁曲率半径相对增大，截面扩压度提高，轴向速度显著减小。二次流诱发的漩涡已明显可见，靠轮盘侧有一大漩涡 , 而盖侧靠进口有一小漩涡。这是因为靠盘侧较厚的轮盘尾迹扩展影响较大，而相对较薄的轮盖尾迹不明显，轮盘尾迹区的低压、低速促进了诱导涡的形成和扩大。到270°截面， 气体能量不平衡所产生的能量交换过程仍在继续，盘侧大涡进一步扩展，几乎在整个流道形成一个大漩涡，涡心仍偏向盘侧。这里与 180°截面相似，由于曲率半径增大，外壁面对气流的阻滞作用减弱，轴向速度降低。到0°截面，由于曲率半径进一步增大，径向扩压度提高，径向分速度到蜗壳外壁已很小，外壁已不再造成冲击倒流。径向流动的通畅使轴向速度显著减小。在这里气体能量交换已渐均匀，又由于气体数量的增多，周向分速度的增大，都使气体流动状态得到改善，随通流流动向前推进的漩涡消失。

3、蜗舌处的漩涡分析

蜗舌是离心通风机内部一个比较敏感的部位，其中的流动状况相当复杂。图6给出了不同工况下风机跨盘盖中心回转面流道蜗舌附近的速度流线分布。从图中看出，不管在哪个工况下，由于蜗舌的存在及其对流体的扰动作用使靠近蜗舌附近的流道中形成一个漩涡。该漩涡在设计工况时相对较弱小，但在变工况时较大，特别是在小流量时，靠近蜗舌的两个流道都存在漩涡，造成的能量损失将是很大的。同时，由于漩涡的存在和蜗舌的影响，使蜗舌间隙的有效流动通道进一步减小，使通过蜗舌间隙的气流偏向蜗舌一边，恶化了间隙的流动，成为重要的噪声源。

（1）气体在叶轮各个流道内压力和速度分布各不相同，也就是说每个叶道在不同的工作位置时流动情况完全不同，这种情况是由于蜗壳的非对称性引起的。这说明在流体流动过程中，下游的元件会对上游的流动产生影响。所以离心通风机的单通道计算不能代替整机计算，而且蜗壳对叶轮出口气体影响很大，单叶轮计算也不能代替整机计算。

（2）叶轮盖盘、集流器与蜗壳之间的区域气流存在很强的漩涡流动 , 从0°～270°随位置角的增大气涡经历了诱发、扩展到逐渐消失流动趋于均匀的过程。这是由于受叶轮出口气流的冲击引起的 , 气流冲击方向均由蜗壳内壁指向外壁，气流撞击壁面形成漩涡 , 在这一区域漩涡运动一直存在并发展着 , 但逐渐减弱。

综上所述,使用数值模拟方法研究离心通风机内部流场能够方便直观地观察到不同工况下气体在风机内不同位置的流动状况的差异 , 并能够根据需要提供详细的数据 , 为改进和设计性能更好的风机指明了方向。