單周期軸流壓氣機模擬
關注創建者：Oler 創建時間：2019-07-04
單周期軸流壓氣機模擬的實例教程
1、問題描述
本教程介紹如何在STAR-CCM+ 中對軸流壓氣機葉片進行模擬，并說明為單葉片排生成網格的過程。
2、STAR-CCM+設置
（1）
菜單欄選擇Mesh > Import Turbo Blades，生成如下的界面：
（2）將葉片排數葉片排數設置為1，將選擇當前葉片排選擇當前葉片排設置為 1。激活當前葉片排正在旋轉當前葉片排正在旋轉，將旋轉速度更改為17,200 rpm。激活輪轂表面正在旋轉輪轂表面正在旋轉，將選擇流軸設置為+Z。
（3）導入渦輪向導幾何文件選項對話框中有六個選項卡。幾何、網格化、流道、方格設置、邊界條件/湍流和初始條件選項卡用于為導入的葉片幾何指定所需的文件和參數。幾何界面的設置如下：
（4）將網格生成方法網格生成方法設置為使用橢圓網格生成器構建使用橢圓網格生成器構建3D 體網格體網格。
（5）流道設置方法如下：
（6）網格設置方法如下圖：
（7）采用默認湍流模型，保留滯止進口子選項卡中的默認設置。在壓力出口子選項卡中，將恒定靜態壓力恒定靜態壓力值更改為5000 Pa，保留其他參數的默認值。在初始條件選項卡，將初始速度初始速度Z 值更改為 150 m/s，保留其他參數的默認值。
展開 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。
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
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。
展開 針對某型單級軸流壓氣機進行CFD仿真計算和多次試驗測量，得到仿真結果和一系列上下波動的試驗數據，用戶面臨如下問題：
仿真模型求解精度驗證（Verification）
采用Star ccm+軟件對壓氣機性能進行初始仿真計算：
調用物理模型精度分析模塊對K-Omega、K-Epsilon、S-A三種湍流模型精度進行評估（以增壓比π為例），發現K-Omega模型精度最高，選擇該模型：
調用離散誤差精度評估模塊對三套葉片網格1、2、3（特征尺寸比為1：1.5：2.25），計算得Mesh2網格離散誤差精度為±0.026，符合要求選取Mesh2：
調用計算收斂誤差精度分析模塊對上述仿真結果殘差曲線進行評估，得到其精度為±0.00007，符合要求：
綜合上述結果可得合成后的仿真模型求解精度為±0.0266
UQ不確定性量化分析
調用SimV&Ver的UQ不確定性量化分析模塊，對4個輸入參數（轉速、級進口總壓、進出口背壓、進口氣流角）不確定性導致的響應量（增壓比π）變化結果進行分析，得其上下限為±0.08：
根據計算結果可對各輸入參數對響應量的敏感度系數進行分析：
仿真與試驗結果對比與誤差分析（Validation）
調用仿真與試驗結果對比與誤差分析模塊，對CFD仿真與試驗結果誤差進行對比分析；
根據試驗測得增壓比累積分布曲線，可得該級壓氣機壓比不低于1.57的概率為95%，符合設計要求；
試驗與仿真結果的葉片表面靜壓分布（15個測點）曲線的確認指標（Validation Metrics）
展開 一、問題描述
某型壓氣機輪 盤如圖1所示，其截面如圖2所示。盤上6個均壓孔均布。將葉片引起的離心效果均勻施加于輪、盤邊緣。
圖1 帶有均壓孔的壓氣機輪 盤
圖2 壓氣機盤截面
圖中所標各點坐標如表所示。
展開 軸流壓氣機葉頂噴氣穩定性控制研究 中國科學院工程熱物理研究所李繼超
單周期軸流壓氣機模擬的相關專題、標簽、搜索
單周期軸流壓氣機模擬的最新內容
Fine Turbo是葉輪機械行業快速和準確的結構化網格求解器，求解快速、結果準確、內存消耗低是他最大的優勢。Fine Turbo是全二階精度結構化網格求解器，其基于密度的求解方法保證了快速的高速流場收斂速度，采用多重網格技術使得計算速度顯著提高?；贔ine系列葉輪機械CFD技術，Cadence 推出Fidelity CFD仿真平臺，其包括一個完整的葉輪機械端到端解決方案：1D 到 3D 設計、
SimV&Ver CFD流體力學驗模軟件，是安懷信公司自主研發的用于流體仿真與試驗驗證的軟件。
SimV&Ver CFD軟件的分析流程是：
首先明確物理問題和目標響應量，集成CFD仿真軟件和網格軟件接口，并進行初步CFD仿真設置和求解；
利用SimV&Ver CFD的仿真模型驗證功能模塊，對由物理模型近似帶來的誤差
1、問題描述
本教程介紹如何在STAR-CCM+ 中對軸流壓氣機葉片進行模擬，并說明為單葉片排生成網格的過程。
2、STAR-CCM+設置
（1）
菜單欄選擇Mesh > Import Turbo Blades，生成如下的界面：
（2）將葉片排數葉片排數設置為1，將選擇當前葉片排選擇當前葉片排設置為 1。激活當前葉片排正在旋轉當前葉片排正在旋轉
軸流壓氣機葉頂噴氣穩定性控制研究 中國科學院工程熱物理研究所李繼超
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。
計算域：轉子葉片數量為16，定子葉片數量為40
一、問題描述
某型壓氣機輪 盤如圖1所示，其截面如圖2所示。盤上6個均壓孔均布。將葉片引起的離心效果均勻施加于輪、盤邊緣。
圖1 帶有均壓孔的壓氣機輪 盤
