本案例計算單級軸流壓縮機內部流場，并驗證出口壓力及流量。

1 問題描述

計算模型如圖所示。

采用單個轉子葉片與單個定子葉片進行計算，利用旋轉參考系模型模擬轉子的轉動，計算參數如表所示。

采用穩態、湍流計算，考慮氣體的可壓縮性，利用理想氣體模型計算密度。

2 Fluent設置

2.1 Models設置

• 右鍵選擇模型樹節點Models > Energy，點擊彈出菜單項On打開能量模型

• 右鍵選擇模型樹節點Model > Viscous，點擊彈出菜單項Model → Standard k-epsilon開啟湍流模型

2.2 Materials

• 鼠標雙擊模型樹節點Materials > Fluid > air，彈出材料屬性設置對話框，如下圖所示進行設置

2.3 Cell Zone Conditions

• 鼠標雙擊模型樹節點Cell Zone Conditions > fluid-rotor，彈出對話框中激活選項Frame Motion

• 設置Rotational Velocity為-37500 rpm，設置Rotation-Axis Direction為X軸方向，如下圖所示

注：旋轉方向根據旋轉軸方向及旋轉速度，由右手定則來確定。

2.4 Mixing Plane

• 點擊工具欄按鈕Mixing Planes…，彈出混合平面設置對話框

• 如下圖所示選擇Upstream Zone為rotor-outlet，選擇Downstream Zone為stator-inlet，其他參數保持默認設置，點擊按鈕Create創建混合平面

注：混合平面模型中，兩個區域均有入口與出口，上游區域的出口與下游區域的入口相配對。

2.5 Boundary Conditions

本案例邊界條件只需要設置轉子入口及定子出口。

• 鼠標雙擊模型樹節點Boundary Conditions > rotor-inlet，彈出邊界設置對話框，如下圖所示，設置Gauge Total Pressure為1 atm，設置湍流強度為5%，設置水力直徑為0.0964 m

• 切換到Thermal標簽頁，設置Total Temperature為288 k

• 鼠標雙擊模型樹節點Boundary Conditions > stator-outlet，彈出邊界設置對話框，如下圖所示，設置Gauge Pressure為1.08 atm，設置湍流強度為5%，設置湍流粘度比為10

• 切換到Thermal標簽頁，設置Total Temperature為288 k

2.6 Methods

• 鼠標雙擊模型樹節點Methods，如下圖所示，右側面板設置壓力速度耦合算法為Coupled

2.7 Controls

• 鼠標雙擊模型樹節點Controls，如下圖所示設置計算參數

2.8 Initialization

• 鼠標右鍵選擇模型樹節點Initialization，點擊彈出菜單項Initialize開始初始化

2.9 Run Calculation

• 雙擊模型樹節點Run Calculation，右側面板設置Number of

3 計算結果

3.1 出口流量

• 鼠標雙擊模型樹節點Results > Reports > Fluxes，彈出設置對話框，如下圖所示，計算出口流量為0.1074923 kg/s

3.2 計算出口總壓

• 鼠標雙擊模型樹節點Results > Reports >Surface Integrals，彈出設置對話框，如下圖所示，計算出口總壓為1.463045 atm

官方文檔并未給出參照值，卻使用壓力基求解結果與密度基求解結果進行比較，搞不懂是幾個意思。

鏈接：

https://pan.baidu.com/s/18C5rI5IQoFKkQhZ963NgzA 

密碼：11q5

文章來源：CFD之道