ANSYS Fluent 压缩机仿真|离心压缩机计算
本案例演示利用Fluent计算离心式压缩机内部流程并实现参数化的一般流程。
1 问题描述
要计算的压缩机如下图所示。
其包含6个主叶片及6个分流叶片,只计算单流道模型,如下图所示。
流体介质为空气,叶轮转速155733 rpm,沿z轴旋转。
2 计算流程
-
启动Workbench,读取文件 TurbochargerCompressorFluentStartingPoint.wbpz -
添加Fluent模块,计算模块如下图所示 -
双击 D2
单元格进入Fluent
3 Fluent计算
3.1 General设置
-
进入 General
设置面板,保持默认设置
-
设置 angular-velocity
的单位为 rev/min
3.2 Models设置
-
开启能量方程
-
选择使用 SST k-omega
湍流模型
3.3 Materials设置
-
指定密度为 ideal-gas
,指定粘度为sutherland
-
Sutherland对话框采用默认设置。sutherland模型考虑了粘度与温度之间的函数关系,常用于气体。
3.4 计算区域设置
-
打开 inlet
区域设置对话框,激活选项Frame Motion
,指定转速为**-155733 rev/min**
-
将inlet区域的参数复制到另外两个区域
注:叶轮转速采用右手定则确定。
”
3.5 设置周期边界
-
同时选中Boundary Conditions节点下的边界 inblock-per1及inblock-per2
,点击右键菜单Periodic...
-
打开的对话框中选择周期类型为 Rotational
,点击Create
按钮创建周期边界
-
相同方式创建另外两对周期边界 -
outblock-per1与outblock-per2 -
passage-per1与passage-per2
检查网格如下图所示。
注:若出现报错,可以使用TUI命令
”/define/boundary-conditions/modify-zones/make-periodic
手动创建周期边界。
3.6 设置操作条件
-
打开操作条件设置对话框,指定操作压力为 0 Pa
注:流体介质为ideal gas时,通常采用绝对压力进行计算。
”
3.7 边界条件设置
1、inblock-inflow设置
-
修改边界 inblock-inflow
的类型为Pressure Inlet
,指定入口总压为 101325 Pa ,指定表压为 99000 Pa
-
指定温度为 288.15 K
2、outblock-outflow边界
-
修改边界 outblock-outflow
的边界类型为 mass-flow-outlet ,设置Mass Flow Specification Method
为 Exit Corrected Mass Flow Rate -
指定 Exit Corrected Mass Flow Rate
为 New Input Parameter... 打开输入参数设置对话框
-
如下图所示,创建参数表达式 ECMFperPassage
,指定初始值为 0.0083 [kg/s]
-
指定参考温度为 288.15 K
,指定参考压力为101325 Pa
3、壁面边界
-
同时选中边界 inblock-shroud、outblock-shroud及passage-shroud
,点击右键菜单Multi Edit...
-
如下图所示,设置这三个边界为绝对静止
-
其他壁面采用默认设置
3.8 定义报告
-
监测入口质量流量,注意激活选项 Create Output Parameter
-
右键选择节点 Named Expressions
,点击右键菜单Import From File...
导入表达式 PressureRatio.tsv
导入后如下图所示。
tsv文件的内容为:
name definition description input-parameter output-parameter
"ave_ptot_in" "Average(TotalPressure,['inblock-inflow'],Weight = 'MassFlowRate')" "" #f #f
"ave_ptot_out" "Average(TotalPressure,['outblock-outflow'],Weight = 'MassFlowRate')" "" #f #f
"ptot_ratio" "ave_ptot_out/ave_ptot_in" "" #f #f
-
右键选择表达式 ptot_ratio
,点击弹出菜单项Mark as Output Parameter
将表达式指定为输出参数
-
右键点击模型树节点 Report Definitions
,选择弹出菜单项 New → Expression...
-
设置输出报告名称为 ave_ptot_in
,插入表达式ave_ptot_in
,如下图所示
-
相同方式创建另外两个报告: ave_ptot_out及ptot_ratio
3.8 Methods设置
-
采用 Coupled
进行计算
3.9 初始化并计算
-
进入初始化面板,选择 Hybrid Initialization
,点击按钮More Settings...
打开设置对话框
-
如下图所示,激活选项 Use Specified Initial Pressure on Inlets
,点击OK
关闭对话框,返回至初始化面板,点击按钮Initialize
进行初始化
-
指定迭代计算 300
步
-
压比随迭代变化
-
出口总压随迭代变化
-
叶片上压力分布
关闭Fluent返回至Workbench。
4 参数化计算
-
双击 Parameter Set
进入参数化设置
-
当前的参数值如下图所示
-
如下图所示设计参数值
注:如要保留计算结果文件,可以勾选
”Retain
列的复选框。
-
点击按钮 Update All Design Points
进行计算
-
计算完毕后如下图所示,可以看到不同输入参数条件下对应的输出值
-
点击单元格 Parameter Chart 0
,设置x-axis与Y-Axis,如下图所示
-
绘制的图形如下图所示
链接:https://pan.baidu.com/s/1go-Px05TCgflfddoKnNBhg?pwd=hg9h 提取码:hg9h
”
(完毕)
文章来源:CFD之道
点赞 评论 收藏 6