叶轮机械仿真前处理技巧揭秘

1  概述

叶轮机械的CFD仿真与通用CFD仿真过程没有什么不一样，同样包含前处理、求解设置、后处理三大过程。由于叶轮机械的特殊性，诸如旋转周期性、动静叶片干涉等，使得叶轮机械的CFD仿真相比通用CFD仿真难度有所增大。

前处理过程一般包含几何模型的处理和网格划分两方面内容，现在通过引入一个具体问题，来讨论下几何模型处理。

2 问题描述

已知数据：叶片三维模型和子午设计图，子午视图重显示，叶片叶顶间隙为1mm（单边间隙），图如下所示。

要求：通过逆向提取叶片型面数据，对叶片进行三维数据点的描述，以在专业叶轮机械网格划分软件模块中进行网格划分。

3 问题分析

首先，我们想到，在ANSYS BladeEditor中进行逆向，我们可以在草图中绘制hub、shroud、inlet和outlet四条线，生成flowpath，但是，因为叶顶间隙的存在，会使得flowpath包不住blade，逆向导出不了线条，如若将shroud线位置调整，又会使模型与设计偏离。

就算调整了，在叶片前缘尾缘曲率变化大，需要在这些设置较多的点来更贴近几何，因为这些点是用来形成B样条曲线来表达几何的，然而在ANSYS BladeEditor无法实现，只能按照默认，均匀的输出相应的点。

此外，ANSYS BladeEditor对叶片前缘尾缘的形状有一定的识别性，几何形状复杂或者不规则（变导圆）时，也会导不出数据点。

那么怎么解决这些问题呢？NUMECA FINE/TURBO能够解决这些问题吗？答案是可以。那么numeca是以什么样的思路来解决的呢，以下介绍之。

4 NUMECA解决方案

numeca总体解决思路：

我们按实际尺寸要求写hub.dat和shroud.dat两个文件已备AutoGrid使用。

用IGG的网格面来贴合叶片型面，在前缘尾缘进行加密，然后输出网格片数据点。在AutoGrid4中，将blade在hub和shroud上进行expand（扩展），以满足numeca要求的balde必须与hub和shroud相交，以此输出geomturbo文件。

最后在AutoGrid5中导入相应文件进行网格划分，设置叶顶间隙、叶根导圆等。

用两张图来展示下。

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