本文演示利用STAR CCM+中的重疊網(wǎng)格模擬凸輪鼓風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場。

1 問題描述

計(jì)算模型如下圖所示。空氣通過入口進(jìn)入計(jì)算域，在經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的凸輪（二者均以 500 rpm 的角速度反向旋轉(zhuǎn)）后，從出口流出。

2 STAR CCM+設(shè)置

• 啟動(dòng)STAR CCM+，新建Simulation

2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格

• 利用菜單 File > Import > Import Volume Mesh 導(dǎo)入計(jì)算網(wǎng)格 lobeBlower.ccm

幾何模型如下圖所示。注意觀察三個(gè)區(qū)域的設(shè)計(jì)。注意在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子壁面不允許碰觸到背景網(wǎng)格的壁面，也不允許轉(zhuǎn)子壁面相互碰觸。

2.2 選擇模型

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn) Continua > Physics 1 ，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng) Select Models… 打開模型選擇對話框

• 選擇以下物理模型
• Three Dimensional
• Gas
• Segregated Flow
• Ideal Gas
• Segregated Fluid Temperature
• Implicit Unsteady
• Turbulent
• K-Epsilon Turbulence

選擇完畢后的對話框如下圖所示。

2.3 定義旋轉(zhuǎn)

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn) Tools > Motions ，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng) New → Rotation 新建旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

• 如下圖所示指定旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)速

• 相同方式創(chuàng)建另一個(gè)運(yùn)動(dòng) Rotation 2，指定旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)及旋轉(zhuǎn)速度

• 指定 Lobe1的運(yùn)動(dòng)為 Rotation

• 指定 Lobe 2的運(yùn)動(dòng)為 Rotation 2 ，如下圖所示

2.4 創(chuàng)建重疊網(wǎng)格區(qū)域

• 選中節(jié)點(diǎn) BG與Lobe1，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇彈出菜單項(xiàng) Create Interface → Overset Mesh 創(chuàng)建重疊區(qū)域

• 相同方式創(chuàng)建 BG與Lobe2 以及 Lobe1與Lobe2 ，一共創(chuàng)建3對重疊區(qū)域，如下圖所示

• 同時(shí)選中 Interfaces下的所有節(jié)點(diǎn)，如下圖所示，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵菜單項(xiàng) Edit… 打開設(shè)置對話框

• 如下圖所示設(shè)置參數(shù)

2.5 定義重疊拓?fù)?/span>

重疊拓?fù)湓O(shè)置指示重疊孔切割算法仿真過程中搜索重疊邊界的位置。此處，封閉凸輪的兩個(gè)重疊區(qū)域并未完全被重疊邊界包圍。頂部和底部邊界均為壁面邊界。因此，孔切割算法需要重疊邊界顯示為閉合的方向。

• 選中節(jié)點(diǎn) Lobe1及Lobe2，點(diǎn)擊右鍵菜單項(xiàng) Edit… 打開設(shè)置對話框

• 設(shè)置如下圖高亮區(qū)所示參數(shù)

2.6 設(shè)置邊界重疊屬性

• 同時(shí)選中三個(gè)區(qū)域中的 bottom及top邊界，點(diǎn)擊右鍵菜單項(xiàng) Edit… 打開設(shè)置對話框

• 如下圖高亮位置所示進(jìn)行設(shè)置

• 選中區(qū)域 Lobe1及Lobe2中的 bottom及top邊界，點(diǎn)擊右鍵菜單項(xiàng) Edit… 打開設(shè)置對話框

• 如下圖所示設(shè)置參數(shù)

2.7 邊界條件

本案例的邊界條件采用默認(rèn)參數(shù)。入口指定為總壓0 Pa，出口指定為靜壓0 Pa。

2.8 設(shè)置計(jì)算參數(shù)

• 指定時(shí)間步長為 4e-4 s

• 指定分區(qū)方法為 Per-Region

• 指定最大內(nèi)迭代次數(shù)為 10

• 指定最大物理時(shí)間為 1 s

• 點(diǎn)擊菜單 Solution → Run 進(jìn)行計(jì)算

3 計(jì)算結(jié)果

算了一段時(shí)間就停了。

• 監(jiān)控出口流量，可以看到出口流量周期性波動(dòng)。

• 速度分布

注：本案例為STAR CCM+的隨機(jī)案例，留此備后期查閱。文件就懶得上傳了。其實(shí)這個(gè)算例最麻煩的地方還是幾何準(zhǔn)備上，其他操作都比較簡單。

”

（完畢）