Fluent_软件对风扇的模拟分析

Fluent Fluent Fluent Fluent 软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析 AVC ConfidentialAVC Confidential Fluent Fluent Fluent Fluent 软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析 Asia Vital Components Co., Ltd. Mar. 200 软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析 AVC ConfidentialAVC Confidential 软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析软件对风扇的模拟分析 Asia Vital Components Co., Ltd. 2009 1.Fluent求解器的选择求解器的选择求解器的选择求解器的选择 双击桌面的快捷方式双击桌面的快捷方式双击桌面的快捷方式双击桌面的快捷方式 在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择 器器器器（（（（如图如图如图如图1））））点击点击点击点击Run开启开启开启开启Fluent求解程序求解程序求解程序求解程序 Fluent的三维单精度求解器的三维单精度求解器的三维单精度求解器的三维单精度求解器，，，，如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模 拟分析就需要选择三维求解器拟分析就需要选择三维求解器拟分析就需要选择三维求解器拟分析就需要选择三维求解器。。。。打开的程序界面打开的程序界面打开的程序界面打开的程序界面 所示所示所示所示。。。。所示所示所示所示。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图2 在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择在弹出的对话框中选择3d求解求解求解求解 求解程序求解程序求解程序求解程序。。。。表示这时用的表示这时用的表示这时用的表示这时用的 如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模如果要对三维风扇模型进行模 打开的程序界面打开的程序界面打开的程序界面打开的程序界面（（（（如图如图如图如图2）））） 图1 AVC ConfidentialAVC Confidential 2AVC ConfidentialAVC Confidential 2 2.文件导入和网格操作文件导入和网格操作文件导入和网格操作文件导入和网格操作 读入网格文件读入网格文件读入网格文件读入网格文件。。。。依次点击选择依次点击选择依次点击选择依次点击选择file����read 网格文件网格文件网格文件网格文件。。。。浏览到以浏览到以浏览到以浏览到以.msh为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图3 在读入网格文件的过程中在读入网格文件的过程中在读入网格文件的过程中在读入网格文件的过程中，，，，我们可以从我们可以从我们可以从我们可以从Fluent 件的基本信息件的基本信息件的基本信息件的基本信息。。。。包括网格节点个数包括网格节点个数包括网格节点个数包括网格节点个数，，，，边界条件等边界条件等边界条件等边界条件等 告信息告信息告信息告信息（（（（如图如图如图如图4），），），），提示有提示有提示有提示有shadow面存在面存在面存在面存在 中修改中修改中修改中修改。。。。 read����case，，，，导入在导入在导入在导入在icem-cfd中生成的中生成的中生成的中生成的 为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件为后缀名的网格文件，，，，点击点击点击点击ok。（。（。（。（如图如图如图如图3）））） 图4 AVC ConfidentialAVC Confidential 3AVC ConfidentialAVC Confidential 3 Fluent的控制台窗口看到一些网格文的控制台窗口看到一些网格文的控制台窗口看到一些网格文的控制台窗口看到一些网格文 边界条件等边界条件等边界条件等边界条件等，，，，在本例中还会看到一个警在本例中还会看到一个警在本例中还会看到一个警在本例中还会看到一个警 面存在面存在面存在面存在，，，，这个需要在随后的边界条件面板这个需要在随后的边界条件面板这个需要在随后的边界条件面板这个需要在随后的边界条件面板 3.检查网格文件检查网格文件检查网格文件检查网格文件，，，，设置区域大小设置区域大小设置区域大小设置区域大小 网格文件读入后网格文件读入后网格文件读入后网格文件读入后，，，，一定要对网格进行检查一定要对网格进行检查一定要对网格进行检查一定要对网格进行检查。。。。 以得到网格信息以得到网格信息以得到网格信息以得到网格信息(如图如图如图如图5）。）。）。）。从从从从Domain extents 从从从从minimum volume（（（（如图如图如图如图6））））可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积 示有负体积的网格示有负体积的网格示有负体积的网格示有负体积的网格，，，，就必须重新划分网格就必须重新划分网格就必须重新划分网格就必须重新划分网格。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图5 设置区域大小设置区域大小设置区域大小设置区域大小 。。。。依次点击依次点击依次点击依次点击gird����check,这个操作可这个操作可这个操作可这个操作可 Domain extents可以看到计算区域的大小可以看到计算区域的大小可以看到计算区域的大小可以看到计算区域的大小，，，，另外另外另外另外 可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积可以知道最小的网格体积，，，，如果该值小于如果该值小于如果该值小于如果该值小于0，，，，表表表表 。。。。 AVC ConfidentialAVC Confidential 4AVC ConfidentialAVC Confidential 4 图6 3.检查网格文件检查网格文件检查网格文件检查网格文件，，，，设置区域大小设置区域大小设置区域大小设置区域大小 依次点击依次点击依次点击依次点击grid ����scale$打开网格比例对话框打开网格比例对话框打开网格比例对话框打开网格比例对话框 设置设置设置设置。。。。Fluent默认的长度单位是米默认的长度单位是米默认的长度单位是米默认的长度单位是米，，，，如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需 要修改网格比例尺寸要修改网格比例尺寸要修改网格比例尺寸要修改网格比例尺寸。。。。这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为 was created in下拉框中选择下拉框中选择下拉框中选择下拉框中选择mm单位单位单位单位（（（（如图如图如图如图 认长度单位改为认长度单位改为认长度单位改为认长度单位改为mm,再点击再点击再点击再点击scale缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小认长度单位改为认长度单位改为认长度单位改为认长度单位改为mm,再点击再点击再点击再点击scale缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小 解区域范围是否正确解区域范围是否正确解区域范围是否正确解区域范围是否正确。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图7 设置区域大小设置区域大小设置区域大小设置区域大小 打开网格比例对话框打开网格比例对话框打开网格比例对话框打开网格比例对话框（（（（如图如图如图如图7），），），），对计算区域的尺寸进行对计算区域的尺寸进行对计算区域的尺寸进行对计算区域的尺寸进行 如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需如果网格输出的长度单位不是默认单位米就需 这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为这里所导入的网格单位为mm,需要修改比例因子需要修改比例因子需要修改比例因子需要修改比例因子。。。。从从从从grid 如图如图如图如图8），），），），点击点击点击点击change length units将默将默将默将默 缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小，，，，注意注意注意注意domain extents所列出的求所列出的求所列出的求所列出的求缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小缩放网格大小，，，，注意注意注意注意domain extents所列出的求所列出的求所列出的求所列出的求 AVC ConfidentialAVC Confidential 5AVC ConfidentialAVC Confidential 5 图8 4.显示网格显示网格显示网格显示网格 依次点击依次点击依次点击依次点击display ����grid$，，，，打开如图打开如图打开如图打开如图9所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框 以看到弹出一个图形窗口以看到弹出一个图形窗口以看到弹出一个图形窗口以看到弹出一个图形窗口(如图如图如图如图11），），），），按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转 。。。。可以在可以在可以在可以在surfaces列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看 的网格的网格的网格的网格。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图9 图10 所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框所示的网格显示对话框，，，，点击点击点击点击display，，，，可可可可 按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转按住鼠标左键可以旋转，，，，按住中建进行缩放按住中建进行缩放按住中建进行缩放按住中建进行缩放 列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看列表中选择几个面来查看，，，，点击点击点击点击display就可以看到所选择的面就可以看到所选择的面就可以看到所选择的面就可以看到所选择的面 AVC ConfidentialAVC Confidential 6AVC ConfidentialAVC Confidential 6 图11 5.选择计算模型选择计算模型选择计算模型选择计算模型 求解器的定义求解器的定义求解器的定义求解器的定义：：：：依次点击依次点击依次点击依次点击define����models 对于风扇的模拟假定为不可压缩气体对于风扇的模拟假定为不可压缩气体对于风扇的模拟假定为不可压缩气体对于风扇的模拟假定为不可压缩气体，，，，稳态的求解方式稳态的求解方式稳态的求解方式稳态的求解方式 的求解方式就可以了的求解方式就可以了的求解方式就可以了的求解方式就可以了，，，，点击点击点击点击ok。。。。 图13 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图12 图13 models����solver，，，，定义求解器定义求解器定义求解器定义求解器（（（（如图如图如图如图12））））. 稳态的求解方式稳态的求解方式稳态的求解方式稳态的求解方式(如图如图如图如图13）。）。）。）。选择默认选择默认选择默认选择默认 13 AVC ConfidentialAVC Confidential 7AVC ConfidentialAVC Confidential 7 13 6.湍流模型的选择湍流模型的选择湍流模型的选择湍流模型的选择 选择选择选择选择define����models����viscous（（（（如图如图如图如图14），），），）， ）。）。）。）。最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型 在在在在FLUENT中中中中，，，，标准标准标准k-ε模型自从被模型自从被模型自从被模型自从被LaunderandSpalding 场计算中主要的工具了场计算中主要的工具了场计算中主要的工具了场计算中主要的工具了。。。。适用范围广适用范围广适用范围广适用范围广、、、、经济经济经济经济 是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的。。。。湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的是从实验现象中总结出来的。。。。湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到 方程是通过物理推理方程是通过物理推理方程是通过物理推理方程是通过物理推理，，，，数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的 动为完全湍流动为完全湍流动为完全湍流动为完全湍流，，，，分子粘性的影响可以忽略分子粘性的影响可以忽略分子粘性的影响可以忽略分子粘性的影响可以忽略，，，， 程模拟程模拟程模拟程模拟。。。。如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择 时间要长一些时间要长一些时间要长一些时间要长一些，，，，收敛性要差一些收敛性要差一些收敛性要差一些收敛性要差一些。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图14 图15 ），），），），选择湍流模型为标准选择湍流模型为标准选择湍流模型为标准选择湍流模型为标准k-ε模型模型模型模型（（（（如图如图如图如图12 最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型，，，，要解两个变量要解两个变量要解两个变量要解两个变量，，，，速度和长度尺度速度和长度尺度速度和长度尺度速度和长度尺度。。。。 LaunderandSpalding提出之后提出之后提出之后提出之后，，，，就变成工程流就变成工程流就变成工程流就变成工程流 经济经济经济经济、、、、合理的精度合理的精度合理的精度合理的精度。。。。它是个半经验的公式它是个半经验的公式它是个半经验的公式它是个半经验的公式，，，， 湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到，，，，耗散率耗散率耗散率耗散率湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到湍动能输运方程是通过精确的方程推导得到，，，，耗散率耗散率耗散率耗散率 数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的数学上模拟相似原型方程得到的。。。。应用范围应用范围应用范围应用范围：：：：该模型假设流该模型假设流该模型假设流该模型假设流 ，，，，此标准此标准此标准此标准κ-ε模型只适合完全湍流的流动过模型只适合完全湍流的流动过模型只适合完全湍流的流动过模型只适合完全湍流的流动过 如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择如果需要更精确的模拟旋流效果可以选择κ-εRNG模型模型模型模型，，，，这个模型所耗费的这个模型所耗费的这个模型所耗费的这个模型所耗费的 AVC ConfidentialAVC Confidential 8AVC ConfidentialAVC Confidential 8 图16 7.定义流体的物理性质定义流体的物理性质定义流体的物理性质定义流体的物理性质 选择选择选择选择define����materials$(如图如图如图如图17））））定义材料的物理属性定义材料的物理属性定义材料的物理属性定义材料的物理属性 就是空气就是空气就是空气就是空气，，，，可以保持默认的材料属性可以保持默认的材料属性可以保持默认的材料属性可以保持默认的材料属性（（（（如图如图如图如图 在在在在fluent database中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图17 图 定义材料的物理属性定义材料的物理属性定义材料的物理属性定义材料的物理属性，，，，在在在在Fluent中默认的流体中默认的流体中默认的流体中默认的流体 如图如图如图如图18））））所示所示所示所示。。。。如果要选择其他的材料可以如果要选择其他的材料可以如果要选择其他的材料可以如果要选择其他的材料可以 中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库中选择系统自带的材料库。。。。 AVC ConfidentialAVC Confidential 9AVC ConfidentialAVC Confidential 9 图18 8.单位制的设定单位制的设定单位制的设定单位制的设定 为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果 ���� units，，，，选择角速度的单位为选择角速度的单位为选择角速度的单位为选择角速度的单位为rpm（（（（如图如图如图如图 图图图图20），），），），定义流量的单位为定义流量的单位为定义流量的单位为定义流量的单位为cfm（（（（如图如图如图如图21 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图19 为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果为便于定义边界条件和直观显示求解结果，，，，需要对单位制进行改变需要对单位制进行改变需要对单位制进行改变需要对单位制进行改变。。。。选择选择选择选择define 如图如图如图如图19），），），），定义压力的单位为定义压力的单位为定义压力的单位为定义压力的单位为mmh2o（（（（如如如如 21）。）。）。）。 AVC ConfidentialAVC Confidential 10AVC ConfidentialAVC Confidential 10 图20 图21 9.边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定 边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件 一起并称为定解条件一起并称为定解条件一起并称为定解条件一起并称为定解条件，，，，只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后 唯一的唯一的唯一的唯一的。。。。FLUENT 的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的 定定定定。。。。选择选择选择选择define����boundary conditions（（（（ 以看到在以看到在以看到在以看到在icem-cfd中定义的中定义的中定义的中定义的part名称出现在名称出现在名称出现在名称出现在以看到在以看到在以看到在以看到在icem-cfd中定义的中定义的中定义的中定义的part名称出现在名称出现在名称出现在名称出现在 shadow结尾的结尾的结尾的结尾的zone,这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面 （（（（如图如图如图如图24），），），），这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递 无法传递无法传递无法传递无法传递。。。。在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图图22 边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件。。。。边界条件与初始条件边界条件与初始条件边界条件与初始条件边界条件与初始条件 只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后只有在边界条件和初始条件确定后，，，，流场的解才存在流场的解才存在流场的解才存在流场的解才存在，，，，并且是并且是并且是并且是 的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的的初始条件是在初始化过程中完成的，，，，边界条件则需要单独进行设边界条件则需要单独进行设边界条件则需要单独进行设边界条件则需要单独进行设 （（（（如图如图如图如图22））））,在弹出的对话框在弹出的对话框在弹出的对话框在弹出的对话框（（（（如图如图如图如图23)中可中可中可中可 名称出现在名称出现在名称出现在名称出现在zone下拉列表中下拉列表中下拉列表中下拉列表中。。。。可以看到有一些以可以看到有一些以可以看到有一些以可以看到有一些以-名称出现在名称出现在名称出现在名称出现在zone下拉列表中下拉列表中下拉列表中下拉列表中。。。。可以看到有一些以可以看到有一些以可以看到有一些以可以看到有一些以- 这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面这是表示两个流体区域之间的交界面，，，，需要改成需要改成需要改成需要改成interior边界条件边界条件边界条件边界条件 这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递这样流场的信息才能在网格中传递，，，，否则会被当作壁面条件否则会被当作壁面条件否则会被当作壁面条件否则会被当作壁面条件，，，，流场信息流场信息流场信息流场信息 在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的在不考虑传热的情况下可以将所有的shadow改为改为改为改为interior边界条件边界条件边界条件边界条件。。。。 AVC ConfidentialAVC Confidential 11AVC ConfidentialAVC Confidential 11 图23 图24 9.边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定 设定压力入口边界条件设定压力入口边界条件设定压力入口边界条件设定压力入口边界条件：：：：Fluent默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为 需要将入口设定为压力入口边界需要将入口设定为压力入口边界需要将入口设定为压力入口边界需要将入口设定为压力入口边界。。。。从从从从zone ，，，，在在在在type中选择中选择中选择中选择pressure-inlet，，，，在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图 入口当作一个大气压入口当作一个大气压入口当作一个大气压入口当作一个大气压，，，，湍流指定方式设为湍流指定方式设为湍流指定方式设为湍流指定方式设为 里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的，，，，如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的里的压力指定是按照表压来设定的，，，，如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为 度度度度，，，，即为即为即为即为5%。。。。水力直径的计算公式水力直径的计算公式水力直径的计算公式水力直径的计算公式：：：： 润湿周边 流通截面积× = 4 e d AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图25 默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为默认所有的面网格均为wall边界条件边界条件边界条件边界条件，，，，风扇模拟时风扇模拟时风扇模拟时风扇模拟时 zone中选择选择表示入口的中选择选择表示入口的中选择选择表示入口的中选择选择表示入口的inlet（（（（如图如图如图如图25）））） 在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图在弹出的对话框中设定如图26所示的边界条件所示的边界条件所示的边界条件所示的边界条件。。。。 湍流指定方式设为湍流指定方式设为湍流指定方式设为湍流指定方式设为intensity and hydraulic diameter。。。。这这这这 如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为0。。。。湍流为中等强湍流为中等强湍流为中等强湍流为中等强如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为0。。。。湍流为中等强湍流为中等强湍流为中等强湍流为中等强 水力半径 润湿周边 流通截面积 ×= 4 AVC ConfidentialAVC Confidential 12AVC ConfidentialAVC Confidential 12 图26 9.边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定 设定压力出口边界条件设定压力出口边界条件设定压力出口边界条件设定压力出口边界条件：：：：风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界 择选择表示入口的择选择表示入口的择选择表示入口的择选择表示入口的outlet（（（（如图如图如图如图27），），），），在在在在 话框中设定如图话框中设定如图话框中设定如图话框中设定如图28所示的边界条件所示的边界条件所示的边界条件所示的边界条件。。。。计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压 流指定方式设为流指定方式设为流指定方式设为流指定方式设为intensity and hydraulic diameter 设定的设定的设定的设定的，，，，如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为0。。。。湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度设定的设定的设定的设定的，，，，如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为如果是一个大气压可以设为0。。。。湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度 定方式和压力入口相同定方式和压力入口相同定方式和压力入口相同定方式和压力入口相同。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图27 风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界。。。。从从从从zone中选中选中选中选 在在在在type中选择中选择中选择中选择pressure-outlet，，，，在弹出的对在弹出的对在弹出的对在弹出的对 计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压计算最大流量的时候出口当作一个大气压，，，，湍湍湍湍 intensity and hydraulic diameter。。。。这里的压力指定是按照表压来这里的压力指定是按照表压来这里的压力指定是按照表压来这里的压力指定是按照表压来 湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度，，，，即为即为即为即为5%。。。。水力直径的指水力直径的指水力直径的指水力直径的指湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度湍流为中等强度，，，，即为即为即为即为5%。。。。水力直径的指水力直径的指水力直径的指水力直径的指 AVC ConfidentialAVC Confidential 13AVC ConfidentialAVC Confidential 13 图28 9.边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定 定义旋转流体区域定义旋转流体区域定义旋转流体区域定义旋转流体区域fluid-rotor为转动区域为转动区域为转动区域为转动区域 reference Frame(该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态 方向方向方向方向，，，，旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向 轴轴轴轴，，，，将将将将rotation-axis direction 中的中的中的中的y设为设为设为设为 在在在在Fluent中处理旋转机械流动问题时中处理旋转机械流动问题时中处理旋转机械流动问题时中处理旋转机械流动问题时 采用采用采用采用Multiple Reference Frame（（（（多多多多 参考系坐标模型参考系坐标模型参考系坐标模型参考系坐标模型））））方式方式方式方式。。。。MRF模型的模型的模型的模型的 基本思想是把风道内流场简化为叶轮基本思想是把风道内流场简化为叶轮基本思想是把风道内流场简化为叶轮基本思想是把风道内流场简化为叶轮 在某一位置的瞬时流场在某一位置的瞬时流场在某一位置的瞬时流场在某一位置的瞬时流场，，，，将非定常问将非定常问将非定常问将非定常问 题用定常方法计算题用定常方法计算题用定常方法计算题用定常方法计算。。。。转子区域的网格转子区域的网格转子区域的网格转子区域的网格 在计算时保持静止在计算时保持静止在计算时保持静止在计算时保持静止，，，，在惯性坐标系中在惯性坐标系中在惯性坐标系中在惯性坐标系中 以作用的科氏力和离心力进行定常计以作用的科氏力和离心力进行定常计以作用的科氏力和离心力进行定常计以作用的科氏力和离心力进行定常计 算算算算；；；；而定子区域是在惯性坐标系里进而定子区域是在惯性坐标系里进而定子区域是在惯性坐标系里进而定子区域是在惯性坐标系里进 行定常计算行定常计算行定常计算行定常计算。。。。在两个子区域的交界面在两个子区域的交界面在两个子区域的交界面在两个子区域的交界面 处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数，，，，保保保保 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数处交换惯性坐标系下的流体参数，，，，保保保保 证了交界证了交界证了交界证了交界 面的连续性面的连续性面的连续性面的连续性，，，，达到了用定常达到了用定常达到了用定常达到了用定常 计算来研究非定常问题的目的计算来研究非定常问题的目的计算来研究非定常问题的目的计算来研究非定常问题的目的。。。。在采在采在采在采 用用用用MRF方式处理旋转流动机械问题时方式处理旋转流动机械问题时方式处理旋转流动机械问题时方式处理旋转流动机械问题时 ，，，，需要建立一个包围转动部件的圆形需要建立一个包围转动部件的圆形需要建立一个包围转动部件的圆形需要建立一个包围转动部件的圆形 （（（（2D））））或者或者或者或者 旋转体旋转体旋转体旋转体(3D)的流体区域的流体区域的流体区域的流体区域。。。。 并建立转动部件和其他流体区域的网并建立转动部件和其他流体区域的网并建立转动部件和其他流体区域的网并建立转动部件和其他流体区域的网 格连接使得流动信息能够传递到其它格连接使得流动信息能够传递到其它格连接使得流动信息能够传递到其它格连接使得流动信息能够传递到其它 区域区域区域区域。。。。 ，，，，转速为转速为转速为转速为4000rpm,运动方式为运动方式为运动方式为运动方式为moving 该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态该方式将旋转运动处理为稳态MRF)，，，，根据右手法则来判定旋转根据右手法则来判定旋转根据右手法则来判定旋转根据右手法则来判定旋转 旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向旋转轴设定的时候要根据网格显示的扇叶来判断旋转方向。。。。这里旋转轴为这里旋转轴为这里旋转轴为这里旋转轴为y 设为设为设为设为1，，，，其余设为其余设为其余设为其余设为0 AVC ConfidentialAVC Confidential 14AVC ConfidentialAVC Confidential 14 图29 9.边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定边界条件的设定 扇叶面的边界条件扇叶面的边界条件扇叶面的边界条件扇叶面的边界条件：：：：定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面 相对速度为相对速度为相对速度为相对速度为0的选项的选项的选项的选项，，，，如图如图如图如图30所示所示所示所示。。。。在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向 右手法则来判定旋转方向右手法则来判定旋转方向右手法则来判定旋转方向右手法则来判定旋转方向。。。。设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件 同的扇叶面上同的扇叶面上同的扇叶面上同的扇叶面上，，，，如图如图如图如图31选择选择选择选择copy$，，，，然后再然后再然后再然后再 刚才设置的刚才设置的刚才设置的刚才设置的blade-dibu，，，，在在在在to zones选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面刚才设置的刚才设置的刚才设置的刚才设置的blade-dibu，，，，在在在在to zones选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面 如图如图如图如图32）。）。）。）。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图30 图31 定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面定义扇叶壁面为移动壁面，，，，转速和旋转流体区域相同转速和旋转流体区域相同转速和旋转流体区域相同转速和旋转流体区域相同，，，，选择选择选择选择 在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向在设定时要注意旋转轴的原点和方向，，，，可以用可以用可以用可以用 设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件设定好一个扇叶面后可以将此边界条件copy到其他相到其他相到其他相到其他相 然后再然后再然后再然后再copy bcs面板中下的面板中下的面板中下的面板中下的from zone选择选择选择选择 选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面，，，，点击点击点击点击copy，，，，完成操作完成操作完成操作完成操作（（（（选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面选择其他的边界面，，，，点击点击点击点击copy，，，，完成操作完成操作完成操作完成操作（（（（ AVC ConfidentialAVC Confidential 15AVC ConfidentialAVC Confidential 15 31 图32 10.设定残差收敛标准设定残差收敛标准设定残差收敛标准设定残差收敛标准 边界条件设定完后边界条件设定完后边界条件设定完后边界条件设定完后，，，，在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件 收敛和稳定收敛和稳定收敛和稳定收敛和稳定。。。。选择选择选择选择solve����monitors����Residual 结果结果结果结果，，，，勾选勾选勾选勾选options下的下的下的下的plot选项选项选项选项，，，，这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线 断是否收敛断是否收敛断是否收敛断是否收敛。。。。在在在在convergence criterion下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为 得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准，，，，比如由比如由比如由比如由得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准得到更好的结果可以修改收敛标准，，，，比如由比如由比如由比如由 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图33 在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件在求解计算之前需要设定监视器条件，，，，便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否 Residual，，，，如图如图如图如图33所示所示所示所示。。。。为了直观显示收敛为了直观显示收敛为了直观显示收敛为了直观显示收敛 这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线这样会在一个图形窗口中显示残差曲线，，，，便于判便于判便于判便于判 下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为下设定了默认的收敛残差为0.001，，，，如果需要如果需要如果需要如果需要 比如由比如由比如由比如由0.001改为改为改为改为0.0001。。。。比如由比如由比如由比如由0.001改为改为改为改为0.0001。。。。 AVC ConfidentialAVC Confidential 16AVC ConfidentialAVC Confidential 16 图34 11.设置监视条件设置监视条件设置监视条件设置监视条件 边界条件设定完后边界条件设定完后边界条件设定完后边界条件设定完后，，，，在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件 收敛和稳定收敛和稳定收敛和稳定收敛和稳定。。。。选择选择选择选择solve����monitors����surface$ surface monitors（（（（如图如图如图如图36））））中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口 绘制监视曲线绘制监视曲线绘制监视曲线绘制监视曲线，，，，如果勾选如果勾选如果勾选如果勾选write可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件 体的监视条件体的监视条件体的监视条件体的监视条件。。。。体的监视条件体的监视条件体的监视条件体的监视条件。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图35 在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件在求解计算之前可以设定监视器条件，，，，便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否便于观察求解结果是否 surface$，，，，如图如图如图如图35所示所示所示所示。。。。在弹出的对话框在弹出的对话框在弹出的对话框在弹出的对话框 中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口中设置两个监视窗口，，，，勾选勾选勾选勾选plot选项表示要在窗口中选项表示要在窗口中选项表示要在窗口中选项表示要在窗口中 可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件可以将曲线保存为文件。。。。点击点击点击点击define$可以定义具可以定义具可以定义具可以定义具 AVC ConfidentialAVC Confidential 17AVC ConfidentialAVC Confidential 17 图36 11.设置监视条件设置监视条件设置监视条件设置监视条件 在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量 择图示选项就设定完所需监视的条件择图示选项就设定完所需监视的条件择图示选项就设定完所需监视的条件择图示选项就设定完所需监视的条件。。。。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图37 在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量在此监视风扇出口的压力和压力出口的流量（（（（如图如图如图如图37，，，，38所示所示所示所示),从下拉列表框中选从下拉列表框中选从下拉列表框中选从下拉列表框中选 AVC ConfidentialAVC Confidential 18AVC ConfidentialAVC Confidential 18 图38 12.初始化求解初始化求解初始化求解初始化求解 定义完监视器后定义完监视器后定义完监视器后定义完监视器后，，，，选择选择选择选择solve����initialize���� 可以开始求解计算可以开始求解计算可以开始求解计算可以开始求解计算（（（（如图如图如图如图40）。）。）。）。 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图39 ���� initialize$（（（（如图如图如图如图39），），），），点击点击点击点击init后就后就后就后就 AVC ConfidentialAVC Confidential 19AVC ConfidentialAVC Confidential 19 图40 12.初始化求解初始化求解初始化求解初始化求解 选择选择选择选择solve����iterate$(如图如图如图如图41），），），），设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了 图41 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了设定迭代步数就可以求解计算了（（（（如图如图如图如图42）。）。）。）。 图42 AVC ConfidentialAVC Confidential 20AVC ConfidentialAVC Confidential 20 13.监视求解过程监视求解过程监视求解过程监视求解过程，，，，判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否 求解迭代的时候会有三个窗口出来求解迭代的时候会有三个窗口出来求解迭代的时候会有三个窗口出来求解迭代的时候会有三个窗口出来，，，，分别是残差曲线分别是残差曲线分别是残差曲线分别是残差曲线 图图图图43，，，，44，，，，45所示所示所示所示）））） 判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否：：：： 1.残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准，，，，文本窗口提示文本窗口提示文本窗口提示文本窗口提示1.残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准残差曲线达到收敛标准，，，，文本窗口提示文本窗口提示文本窗口提示文本窗口提示 2.若残差曲线达不到收敛标准若残差曲线达不到收敛标准若残差曲线达不到收敛标准若残差曲线达不到收敛标准，，，，没有没有没有没有solution is converged 曲线随着迭代的进行不发生变化曲线随着迭代的进行不发生变化曲线随着迭代的进行不发生变化曲线随着迭代的进行不发生变化，，，，成为一条直线也可以判断为收敛成为一条直线也可以判断为收敛成为一条直线也可以判断为收敛成为一条直线也可以判断为收敛 注意注意注意注意：：：：若第一次计算没有收敛可以设定迭代次数再次迭代若第一次计算没有收敛可以设定迭代次数再次迭代若第一次计算没有收敛可以设定迭代次数再次迭代若第一次计算没有收敛可以设定迭代次数再次迭代 AVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC ConfidentialAVC Confidential 图43 图44 判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否判断收敛与否 分别是残差曲线分别是残差曲线分别是残差