本案例應用Fluent Turbo工作流設置流體流動模擬來評估1.5級壓縮機的性能。Turbo工作流可以在Fluent中很容易地進行渦輪機械分析設置，允許在其中描述渦輪機器的類型及其參數配置，導入計算網格，并定義渦輪相關的工況條件，創建渦輪機械特定拓撲和報告工具。

注意：Turbo工作流是Fluent最新版本提供的功能。

1 問題描述

本案例模擬如下圖所示的具有進口導葉、轉子和定子的壓縮機。幾何模型是4.5級軸向漢諾威壓縮機的前三排（由TFD漢諾威提供）。進口導葉有26個葉片，轉子有23個葉片，旋轉速度為17100 RPM，定子有30個葉片通道。進氣口的總壓為60000 Pa，出口的靜壓60500 Pa，指定其沿徑向均勻分布。

計算網格如下圖所示，其由三部分組成。

2 Fluent設置

• 以 3D、Double Precision方式啟動Fluent

2.1 Turbo流程

• 選擇工具欄按鈕 Domain → Turbomachinery → Turbo Workflow → Enable Workflow啟動工作流程

Turbo工作流程如下圖所示，按照流程往下擼就可以了。

• 點擊菜單 File → Preferences打開設置對話框，如下圖所示對Turbo Workflow參數進行設置。這里的設置只是方便后面邊界自動識別，不設置也沒有關系。同時也說明在網格邊界命名時遵循一些規則，可以省很多的事情。

• 選擇節點 Describe Component，進行以下設置
• 指定 Component Type 為 Axial Compressor
• 設置 Number of Rows 為 3，并如下圖所示指定3個區域的參數

此時Fluent圖形窗口如下圖所示，其顯示了上面設置的各部分組件的參數配置。

• 選擇節點 Define Blade Row Scope，保持默認設置，點擊按鈕 Define Blade Row Scope進入下一步

注：將Include Row設置為no會將該組件從計算域中去除。

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• 選擇節點 Import Mesh，選擇網格文件 S2.gtm、R1.gtm、IGV.gtm，點擊左下角按鈕 Import Mesh導入網格

除了gtm格式的網格文件外，工作流還支持msh、def、cgns格式的網格。導入網格后的圖形窗口如下圖所示。

• 選擇流程節點 Associate Mesh，在下方面板中為不同的row指定網格域，如下圖所示，點擊按鈕 Associate Mesh關聯網格

• 選擇流程節點 Map Region，如下圖所示，軟件會自動為不同的邊界指定網格，這里檢查一下然后點擊按鈕 Map Region進入下一步

• 選擇流程節點 Create CFD Model，如下圖所示設置各區域的葉片數量，點擊按鈕 Create CFD Model確認設置并進入下一步

• 選擇流程節點 Define Turbo Physics，如下圖所示設置參數
• 指定 Rotation Speed為 1790.708 rad/s
• 指定 Operating Pressure為 0 Pa
• 設置 Working Fluid為 Air(ideal gas)
• 點擊按鈕 Define Turbo Physics進入下一步

• 選擇流程節點 Define Turbo Regions and Zones，如下圖所示設置參數，點擊按鈕 Define確認參數并進入下一步

• 選中流程節點 Define Turbo Topology，如下圖所示保持默認設置，點擊按鈕 Define Turbo Topology進入下一步

• 選擇流程節點 Define Turbo Surface，如下圖所示創建3個等值面用于后處理

• 選中節點 Create Report Definitions & Monitors，保持默認設置，點擊按鈕 Create創建報告定義及監測

圖形界面中顯示等值面的位置。

此時工作流已經幫助我們設置了所有的參數，可以在Outline View列表中查看并確認，如下圖所示。

只要網格劃分時為邊界進行了合適的命名，那么在流程中絕大多數的操作可以采用默認設置。

2.2 求解計算

• 采用Hybrid初始化，如下圖所示設置初始化參數并初始化

• 迭代計算100步

• 效率監測結果

• 壓比監測結果

• 出口流量監測結果

發現計算收斂還是挺不錯的，大概四十來步能夠達到收斂。

2.3 后處理

• 可以看到計算流程為我們創建了一系列的云圖

• 如0.75中面上的馬赫數云圖

• 0.75中面上的總壓云圖

• 0.75中面上的速度數云圖

• 可以選擇所有的表達式，點擊右鍵菜單 Compute 進行計算

注：這些表達式是流程自動創建的。

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• 表達式計算結果

• 可以選擇所有的Report Definitions，點擊右鍵菜單 Compute進行計算

計算結果如下圖所示，該有的信息基本上都有了。

注：利用Turbo工作流進行渦輪機械仿真計算的確非常方便。不過我想，有了這玩意兒，ANSYS是嫌CFX死得不夠快么。

案例下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/19RNpI0Gpy_T-mayE1UMcPg?pwd=cqsq 提取碼：cqsq

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文章來源：CFD之道