本案例演示利用Fluent計算離心式壓縮機內部流程并實現參數化的一般流程。

1 問題描述

要計算的壓縮機如下圖所示。

其包含6個主葉片及6個分流葉片，只計算單流道模型，如下圖所示。

流體介質為空氣，葉輪轉速155733 rpm，沿z軸旋轉。

2 計算流程

• 啟動Workbench，讀取文件 TurbochargerCompressorFluentStartingPoint.wbpz
• 添加Fluent模塊，計算模塊如下圖所示
• 雙擊 D2單元格進入Fluent

3 Fluent計算

3.1 General設置

• 進入 General設置面板，保持默認設置

• 設置 angular-velocity的單位為 rev/min

3.2 Models設置

• 開啟能量方程

• 選擇使用 SST k-omega湍流模型

3.3 Materials設置

• 指定密度為 ideal-gas，指定粘度為 sutherland

• Sutherland對話框采用默認設置。sutherland模型考慮了粘度與溫度之間的函數關系，常用于氣體。

3.4 計算區域設置

• 打開 inlet區域設置對話框，激活選項 Frame Motion，指定轉速為**-155733 rev/min**

• 將inlet區域的參數復制到另外兩個區域

注：葉輪轉速采用右手定則確定。

”

3.5 設置周期邊界

• 同時選中Boundary Conditions節點下的邊界 inblock-per1及inblock-per2，點擊右鍵菜單 Periodic...

• 打開的對話框中選擇周期類型為 Rotational，點擊 Create按鈕創建周期邊界

• 相同方式創建另外兩對周期邊界
• outblock-per1與outblock-per2
• passage-per1與passage-per2

檢查網格如下圖所示。

注：若出現報錯，可以使用TUI命令/define/boundary-conditions/modify-zones/make-periodic手動創建周期邊界。

”

3.6 設置操作條件

• 打開操作條件設置對話框，指定操作壓力為 0 Pa

注：流體介質為ideal gas時，通常采用絕對壓力進行計算。

”

3.7 邊界條件設置

1、inblock-inflow設置

• 修改邊界 inblock-inflow的類型為 Pressure Inlet，指定入口總壓為 101325 Pa ，指定表壓為 99000 Pa

• 指定溫度為 288.15 K

2、outblock-outflow邊界

• 修改邊界 outblock-outflow的邊界類型為 mass-flow-outlet ，設置 Mass Flow Specification Method為 Exit Corrected Mass Flow Rate
• 指定 Exit Corrected Mass Flow Rate為 New Input Parameter... 打開輸入參數設置對話框

• 如下圖所示，創建參數表達式 ECMFperPassage，指定初始值為 0.0083 [kg/s]

• 指定參考溫度為 288.15 K，指定參考壓力為 101325 Pa

3、壁面邊界

• 同時選中邊界 inblock-shroud、outblock-shroud及passage-shroud，點擊右鍵菜單 Multi Edit...

• 如下圖所示，設置這三個邊界為絕對靜止

• 其他壁面采用默認設置

3.8 定義報告

• 監測入口質量流量，注意激活選項 Create Output Parameter

• 右鍵選擇節點 Named Expressions，點擊右鍵菜單 Import From File...導入表達式 PressureRatio.tsv

導入后如下圖所示。

tsv文件的內容為：

name    definition    description    input-parameter    output-parameter
"ave_ptot_in"    "Average(TotalPressure,['inblock-inflow'],Weight = 'MassFlowRate')"    ""    #f    #f
"ave_ptot_out"    "Average(TotalPressure,['outblock-outflow'],Weight = 'MassFlowRate')"    ""    #f    #f
"ptot_ratio"    "ave_ptot_out/ave_ptot_in"    ""    #f    #f

• 右鍵選擇表達式 ptot_ratio，點擊彈出菜單項 Mark as Output Parameter將表達式指定為輸出參數

• 右鍵點擊模型樹節點 Report Definitions，選擇彈出菜單項 New → Expression...

• 設置輸出報告名稱為 ave_ptot_in，插入表達式 ave_ptot_in，如下圖所示

• 相同方式創建另外兩個報告： ave_ptot_out及ptot_ratio

3.8 Methods設置

• 采用 Coupled進行計算

3.9 初始化并計算

• 進入初始化面板，選擇 Hybrid Initialization，點擊按鈕 More Settings...打開設置對話框

• 如下圖所示，激活選項 Use Specified Initial Pressure on Inlets，點擊 OK關閉對話框，返回至初始化面板，點擊按鈕 Initialize進行初始化

• 指定迭代計算 300 步

• 壓比隨迭代變化

• 出口總壓隨迭代變化

• 葉片上壓力分布

關閉Fluent返回至Workbench。

4 參數化計算

• 雙擊 Parameter Set進入參數化設置

• 當前的參數值如下圖所示

• 如下圖所示設計參數值

注：如要保留計算結果文件，可以勾選Retain列的復選框。

”

• 點擊按鈕 Update All Design Points進行計算

• 計算完畢后如下圖所示，可以看到不同輸入參數條件下對應的輸出值

• 點擊單元格 Parameter Chart 0，設置x-axis與Y-Axis，如下圖所示

• 繪制的圖形如下圖所示

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1go-Px05TCgflfddoKnNBhg?pwd=hg9h 提取碼：hg9h

”

（完畢）