Fluent 案例-MRF 多重参考系旋转机械 水泵

       本篇章介绍一个Fluent关于MRF_多重参考系模型的水泵案例，主要内容如下：

       ▉ 问题描述

       ▉ 分析流程

       ▉ 讨论

01-问题描述

       图中的水泵，顶部为压力入口，底部为压力出口，扇叶以5820r/min的速度旋转_

       考虑到计算精度及网格数量，将流体域拆分为三部分，其中红色的旋转区域部分网格加密采用较小的网格尺寸;

       三部分相互连接的交界面上的网格是非正则的，及交界面两侧区域在交界面位置的网格节点是不共用的，而是在Fluent中采用Interface进行数据交互_

02-分析流程

      ▊ 模型导入

       通过File_Read_Mesh导入该模型的网格文件_

       ▊ General设置

       模型导入后进行Check网格质量检查、Scale尺寸设置、可依据需要修改单位Unit、选择Pressure-Based压力基、Absolute绝对速度、Steady稳态_

       ▊ Model设置

       双击打开Viscous，选择K-epsilon方程，其他保持默认_

      ▊ Materials设置

       该案例流体域的材料为水，Fluent数据库中就有该材料参数，可通过Fluent Database选择water-liquid(h2o<1>)并Copy出来使用_

      ▊ Cell Zone Conditions设置

       对旋转部分流体域的设置如图中所示，选择材料，勾选Frame Motion并设置旋转中心坐标、旋转方向(依据右手定则)、旋转角速度_

       单位可在General模块中Unit中进行更改，rev/min即转每分钟，有时也写成rpm；

       另外两个流体域只要在Material Motion(材料)选择对应材料即可_

       ▊ 边界条件设置

       「进出口边界」

       设置压力入口边界和压力出口边界如图所示_

       「Interface设置」

       本案例模型三个流体域在交界位置网格都是是非正则的(即交界面两侧不共用交界面位置的节点)，需要采用Interface进行数据交互_

       face-1和face-2创建一个，face-3和face-4创建一个_

       双击Mesh Interfaces进入设置，左侧选择交界位置两个重合的面，点击Creat即可生成Mesh Interface并在右侧及左侧顶部Interface处显示_

       「叶片设置」

       其他壁面保持默认设置即可，叶片设置如图中所示，Well Motion模块选择Moving Wall，Motion模块选择Rotational(旋转)并设置旋转中心坐标及方向(与之前设置的旋转流体域中心坐标和方向保持一致)，并设置Speed(角速度)为0_

      ▊ 初始化、计算

       可依据需要设置监测，模型初始化后进行计算

      ▊ 后处理

       对于水泵这一块了解不多，后处理需要查看哪些信息就不做过多介绍了_

       ▊ 案例解析

       ✦ 本案例采用MRF多重参考系模型进行水泵叶片旋转的一个仿真，与单一旋转坐标系模型的区别在于本案例中存在多个坐标系，叶片旋转区域采用一个旋转坐标系，其他部分流体域采用另外一个坐标系；

       ✦ 实际情况是叶片通过旋转来带动静止的水，本案例采用的是流体域旋转但叶片相对静止的方式进行近似的稳态计算求解，需要特别注意旋转部分流体域和叶片的设置；

       ✦ 此外，需要注意的是，在前处理时，各部分流体域在交界位置是非正则的，需要采用Interface进行数据交互，如果在前处理时就将各部分流体域在交界位置处理成正则的(即各流体域在交界位置共节点)则不再需要使用Interface；

03-讨论

       ✦ 本案例主要目的是介绍MRF多重参考系模型的使用，对于进出口边界条件等设置可能并不适合该案例或者效果较差，因此造成计算准确性等问题暂不考虑；

       ✦ 模型文件分享！[仅供学习交流使用]

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