本文演示利用STAR CCM+中的重疊網格模擬凸輪鼓風機的內部流場。

1 問題描述

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

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2 STAR CCM+設置

啟動STAR CCM+，新建Simulation

2.1 導入網格

利用菜單File > Import > Import Volume Mesh導入計算網格

幾何模型如下圖所示。注意觀察三個區域的設計。注意在轉子運動過程中，轉子壁面不允許碰觸到背景網格的壁面，也不允許轉子壁面相互碰觸。

2.2 選擇模型

右鍵選擇模型樹節點Continua > Physics 1，點擊彈出菜單項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

右鍵選擇模型樹節點Tools > Motions，點擊彈出菜單項New Rotation新建旋轉運動

如下圖所示指定旋轉軸與轉速

相同方式創建另一個運動，指定旋轉軸、旋轉原點及旋轉速度

指定的運動為Rotation

指定的運動為Rotation 2，如下圖所示

2.4 創建重疊網格區域

選中節點BG與Lobe1，點擊鼠標右鍵，選擇彈出菜單項Create Interface Overset Mesh創建重疊區域

相同方式創建BG與Lobe2以及Lobe1與Lobe2，一共創建3對重疊區域，如下圖所示

同時選中下的所有節點，如下圖所示，點擊鼠標右鍵菜單項Edit…打開設置對話框

如下圖所示設置參數

2.5 定義重疊拓撲

重疊拓撲設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，封閉凸輪的兩個重疊區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。

選中節點，點擊右鍵菜單項Edit…打開設置對話框

設置如下圖高亮區所示參數

2.6 設置邊界重疊屬性

同時選中三個區域中的邊界，點擊右鍵菜單項Edit…打開設置對話框

如下圖高亮位置所示進行設置

選中區域中的邊界，點擊右鍵菜單項Edit…打開設置對話框

如下圖所示設置參數

2.7 邊界條件

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

2.8 設置計算參數

指定時間步長為4e-4 s

指定分區方法為Per-Region

指定最大內迭代次數為10

指定最大物理時間為1 s

點擊菜單Solution Run進行計算

3 計算結果

算了一段時間就停了。

監控出口流量，可以看到出口流量周期性波動。

速度分布

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

”

（完畢）

文章來源：仿真圈