葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)

1  概述

  • 葉輪機(jī)械的CFD仿真與通用CFD仿真過程沒有什么不一樣,同樣包含前處理、求解設(shè)置、后處理三大過程。由于葉輪機(jī)械的特殊性,諸如旋轉(zhuǎn)周期性、動(dòng)靜葉片干涉等,使得葉輪機(jī)械的CFD仿真相比通用CFD仿真難度有所增大。
  • 前處理過程一般包含幾何模型的處理和網(wǎng)格劃分兩方面內(nèi)容,現(xiàn)在通過引入一個(gè)具體問題,來討論下幾何模型處理。

問題描述

  • 已知數(shù)據(jù):葉片三維模型和子午設(shè)計(jì)圖,子午視圖重顯示,葉片葉頂間隙為1mm(單邊間隙),圖如下所示。

  • 要求:通過逆向提取葉片型面數(shù)據(jù),對(duì)葉片進(jìn)行三維數(shù)據(jù)點(diǎn)的描述,以在專業(yè)葉輪機(jī)械網(wǎng)格劃分軟件模塊中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖1
葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖2

問題分析

  • 首先,我們想到,在ANSYS BladeEditor中進(jìn)行逆向,我們可以在草圖中繪制hub、shroud、inlet和outlet四條線,生成flowpath,但是,因?yàn)槿~頂間隙的存在,會(huì)使得flowpath包不住blade,逆向?qū)С霾涣司€條,如若將shroud線位置調(diào)整,又會(huì)使模型與設(shè)計(jì)偏離。

  • 就算調(diào)整了,在葉片前緣尾緣曲率變化大,需要在這些設(shè)置較多的點(diǎn)來更貼近幾何,因?yàn)檫@些點(diǎn)是用來形成B樣條曲線來表達(dá)幾何的,然而在ANSYS BladeEditor無(wú)法實(shí)現(xiàn),只能按照默認(rèn),均勻的輸出相應(yīng)的點(diǎn)。

  • 此外,ANSYS BladeEditor對(duì)葉片前緣尾緣的形狀有一定的識(shí)別性,幾何形狀復(fù)雜或者不規(guī)則(變導(dǎo)圓)時(shí),也會(huì)導(dǎo)不出數(shù)據(jù)點(diǎn)。

  • 那么怎么解決這些問題呢?NUMECA FINE/TURBO能夠解決這些問題嗎?答案是可以。那么numeca是以什么樣的思路來解決的呢,以下介紹之。

4 NUMECA解決方案

  • numeca總體解決思路:

  • 我們按實(shí)際尺寸要求寫hub.dat和shroud.dat兩個(gè)文件已備AutoGrid使用。

  • 用IGG的網(wǎng)格面來貼合葉片型面,在前緣尾緣進(jìn)行加密,然后輸出網(wǎng)格片數(shù)據(jù)點(diǎn)。在AutoGrid4中,將blade在hub和shroud上進(jìn)行expand(擴(kuò)展),以滿足numeca要求的balde必須與hub和shroud相交,以此輸出geomturbo文件。

  • 最后在AutoGrid5中導(dǎo)入相應(yīng)文件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,設(shè)置葉頂間隙、葉根導(dǎo)圓等。

  • 用兩張圖來展示下。


葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖3
葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖4
葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖5
葉輪機(jī)械仿真前處理的那些事(Ⅰ)的圖6

旋轉(zhuǎn)機(jī)械CFD

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