一、模型說明

本案例基于ANSYS 2019R3 Workbench平臺，通過BladeGen軟件對離心泵葉輪水體進行建模，導入TurboGrid自動完成高質(zhì)量六面體網(wǎng)格劃分；蝸殼水體通過ANSYS Meshing自動劃分非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格；

拖拽CFX模塊，連接B2單元和C2單元，導入離心泵葉輪網(wǎng)格模型；連接D3單元和C2單元，右鍵更新D3單元，完成蝸殼和葉輪網(wǎng)格模型裝配；

雙擊C2單元啟動CFX-Pre，右鍵單擊葉輪模型通過“Transform Mesh”生成完整葉輪模型；

二、分析設(shè)置

• 定義計算域
  

右鍵單擊蝸殼模型插入靜止流體域命名“Volute”，鼠標點擊“Location”黃色區(qū)域，在圖形區(qū)域左鍵選擇蝸殼水體，并完成計算域設(shè)置；

選擇“Default Domain”右鍵重命名為“Impeller”，雙擊進行轉(zhuǎn)動域設(shè)置界面，定義材料-Water，相對壓力-0atm，轉(zhuǎn)速-1450RPM，以及轉(zhuǎn)軸-Z軸；關(guān)閉傳熱模型，設(shè)置湍流模型為SST（Shear Stress Transport）；

• 定義邊界條件
  

選擇“Impeller domain”右鍵插入入口邊界命名“Impeller Inlet”位置選擇“Entire INBlock INFLOW”；

設(shè)置入口相對壓力1bar；

選擇“Volute domain”右鍵插入出口邊界，設(shè)置出口邊界質(zhì)量流率77.5kg/s；

選擇“Impeller domain”右鍵插入“旋轉(zhuǎn)-Rotaing”、“無滑移-No Slip wall”的hub wall、shroud wall 以及blade wall邊界；

選擇Interfaces右鍵插入Interface 邊界命名“domain Interface 1”；采用“Frozen Rotor”-凍結(jié)轉(zhuǎn)子模型，設(shè)置Pitch Angle Side1/2=360°，Mesh Connection選擇GGI；

三、求解設(shè)置

插入自定義表達式“總扭矩”、“功率”、“水頭”以及“水力效率”

輸出控制設(shè)置：雙擊“Output Control”設(shè)置“Monitor”：分別命名為“Torque”、“Power”、“Head”及“Efficiency”并選擇上步驟自定義表達式；

求解設(shè)置：最大迭代步數(shù)300，物理時間步長表達式輸入表達式1[rad]/MyRPM，收斂殘差10^-5；

退出CFX-Pre保存文件，右鍵單擊C3單元選擇“Edit”，設(shè)置4HPC并行運算，勾選“Show Advanced Controls”設(shè)置“Partitioner”下的“Memory Alloc Factor”=1.2（CFX求解器編寫語言為Fortran，偶爾CFX計算會出現(xiàn)內(nèi)存不足的“Error”，需調(diào)整“Memory Allocation Factor”在1.2-2之間），開始運行計算；

四、后處理設(shè)置

時間步長約250步，收斂殘差達到10^-5，監(jiān)測曲線數(shù)值趨于穩(wěn)定（鼠標左鍵單擊曲線末端可顯示計算迭代步數(shù)250，以及相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)值Head=22.366m），計算收斂；

右鍵單擊“User Points”空白區(qū)域選擇“Monitor Properties”單獨顯示“Efficiency”監(jiān)測曲線；

并在“Range Settings”選項卡下設(shè)置其數(shù)值范圍“0-1”，在“Workspace”區(qū)域單獨顯示“效率”監(jiān)測曲線;

返回Workbench主界面，雙擊C4單元“Results”啟動后處理軟件CFD-Post；

在“Turbo”下雙擊Component（Impeller）勾選“360 Case without Perridics”選項，并進行“Initialize”操作（否則會報錯“Warning”）；

插入“Turbo Surface 1”在50% Span位置；

在蝸殼域內(nèi)插入“Plane 1”，Method選擇“XYPlane”Z輸入表達式“MaxVal(z)@Turbo Surface 1”（平面1位置會隨渦輪表面1的位置改變而改變）；

插入靜壓力云圖“Contour 1”，位置選擇“Turbo Surface 1”和“Plane 1”，范圍選擇“Local”；

插入表格“Table 1”，視圖切換至“Table Viewer”，在圖表中進行表達式的輸入和相關(guān)參數(shù)的計算;（注意效率計算中的功率需要轉(zhuǎn)換成“軸功率/W”）

保存文件，關(guān)閉軟件；

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文章來源：CFD小學生