三維單級軸流壓氣機

參考資料:ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例說明

本案例模擬了單級軸流壓氣機。轉子葉片的流動是在旋轉參考框架中計算的,而定子葉片的流動在靜止框架中計算。這種情況的目的是驗證基于壓力的耦合求解器的可壓縮渦輪機械問題與混合平面的性能。流動是可壓縮的、湍流的和穩定的。

三維單級軸流壓氣機的圖1

計算域:轉子葉片數量為16,定子葉片數量為40

物質屬性:物質密度為理想氣體,摩爾數為28.966,粘度為Sutherland’s law,比熱為1006.43J/kg-K

邊界條件:轉子轉速37,500rpm,入口壓力為 1 atm,溫度為288 K

網格劃分

采用矩形網格,網格數量為76800

三維單級軸流壓氣機的圖2

計算設置

本次計算為穩定的、湍流的、可壓縮的,基于壓力的耦合解算器流動。

三維單級軸流壓氣機的圖3

  • 物質屬性

計算物質設置密度等參數

三維單級軸流壓氣機的圖4

  • 湍流模型

選擇為標準k-epsilon湍流模型

三維單級軸流壓氣機的圖5

  • 能量方程

激活能量方程

三維單級軸流壓氣機的圖6

  • 邊界條件

(1)周期性邊界

三維單級軸流壓氣機的圖7

設定周期性定子和轉子的交接面

三維單級軸流壓氣機的圖8

三維單級軸流壓氣機的圖9

(2)入口邊界

定子的速度入口

三維單級軸流壓氣機的圖10

這里速度值由Profile文件導入,Profile文件下載地址:

鏈接: https://pan.baidu.com/s/1ay2CXpkBHU1UIq0fHr0I_w 密碼: 4sun

轉子的速度入口

三維單級軸流壓氣機的圖11

(3)出口邊界

定子的壓力出口

三維單級軸流壓氣機的圖12

轉子的壓力出口

三維單級軸流壓氣機的圖13

(4)轉子計算域MRF

三維單級軸流壓氣機的圖14

  • 求解控制

(1)求解方法

三維單級軸流壓氣機的圖15

(2)松弛因子

三維單級軸流壓氣機的圖16

計算結果

  • 計算域云圖展示

速度云圖

三維單級軸流壓氣機的圖17

  • 計算值與實驗值對比

定子出口壓力和質量流量數值對比

三維單級軸流壓氣機的圖18

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