本案例计算单级轴流压缩机内部流场，并验证出口压力及流量。

1 问题描述

计算模型如图所示。

采用单个转子叶片与单个定子叶片进行计算，利用旋转参考系模型模拟转子的转动，计算参数如表所示。

采用稳态、湍流计算，考虑气体的可压缩性，利用理想气体模型计算密度。

2 Fluent设置

2.1 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Energy，点击弹出菜单项On打开能量模型

• 右键选择模型树节点Model > Viscous，点击弹出菜单项Model → Standard k-epsilon开启湍流模型

2.2 Materials

• 鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air，弹出材料属性设置对话框，如下图所示进行设置

2.3 Cell Zone Conditions

• 鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions > fluid-rotor，弹出对话框中激活选项Frame Motion

• 设置Rotational Velocity为-37500 rpm，设置Rotation-Axis Direction为X轴方向，如下图所示

注：旋转方向根据旋转轴方向及旋转速度，由右手定则来确定。

2.4 Mixing Plane

• 点击工具栏按钮Mixing Planes…，弹出混合平面设置对话框

• 如下图所示选择Upstream Zone为rotor-outlet，选择Downstream Zone为stator-inlet，其他参数保持默认设置，点击按钮Create创建混合平面

注：混合平面模型中，两个区域均有入口与出口，上游区域的出口与下游区域的入口相配对。

2.5 Boundary Conditions

本案例边界条件只需要设置转子入口及定子出口。

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > rotor-inlet，弹出边界设置对话框，如下图所示，设置Gauge Total Pressure为1 atm，设置湍流强度为5%，设置水力直径为0.0964 m

• 切换到Thermal标签页，设置Total Temperature为288 k

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > stator-outlet，弹出边界设置对话框，如下图所示，设置Gauge Pressure为1.08 atm，设置湍流强度为5%，设置湍流粘度比为10

• 切换到Thermal标签页，设置Total Temperature为288 k

2.6 Methods

• 鼠标双击模型树节点Methods，如下图所示，右侧面板设置压力速度耦合算法为Coupled

2.7 Controls

• 鼠标双击模型树节点Controls，如下图所示设置计算参数

2.8 Initialization

• 鼠标右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize开始初始化

2.9 Run Calculation

• 双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of

3 计算结果

3.1 出口流量

• 鼠标双击模型树节点Results > Reports > Fluxes，弹出设置对话框，如下图所示，计算出口流量为0.1074923 kg/s

3.2 计算出口总压

• 鼠标双击模型树节点Results > Reports >Surface Integrals，弹出设置对话框，如下图所示，计算出口总压为1.463045 atm

官方文档并未给出参照值，却使用压力基求解结果与密度基求解结果进行比较，搞不懂是几个意思。

链接：

https://pan.baidu.com/s/18C5rI5IQoFKkQhZ963NgzA 

密码：11q5

文章来源：CFD之道