abaqus離心案例的案例
離心式壓縮機仿真案例
一、多參坐標系描述
旋轉機械問題設計到旋轉的流體域（rotating flow domain），所有的旋轉部件（moving parts，fan blades，hub，shaft surfaces...）是以一定的角速度進行旋轉的，靜止壁面（stationary walls，shrouds-蓋板，duct walls-風道壁面）是關于旋轉軸的轉轉曲面（surfaces of revolution），所涉及到的整體域被作為一個單一旋轉參考坐標系（a single rotating frame of reference）；然而當其中一部分是關于不同旋轉軸進行轉轉，或關于相同的軸按照不同的速度旋轉或靜止壁面不屬于“surfaces of revolution”（如在離心式壓縮機輪子周圍的蝸殼），單一的旋轉坐標系統（single rotating coordinate system）已不能夠滿足使計算域固定（immobilize），為了預測穩態的流場，因此必須以“多參考坐標系”（multiple reference frames）的方式進行仿真；
離心式鼓風機（Centrifugal blower）2D模型：
使用MRF模型能夠分析與一個或多個旋轉部件相關的流動特性，在一個單一計算域內多旋轉參考坐標系能夠被使用，流場結果代表旋轉部件移動到某一位置時的瞬態結果（snapshot-抓拍of the transient flow field）；然而在很多案例中交界面能夠以這種方式進行選擇-在該位置的流場是獨立于移動部件的方向的，這就意味著如果交界面能夠被繪制（drawn）以具有很小或者沒有角度依賴性（little or no angular dependence），MRF模型能夠成為可靠的工具用于時均流場的求解（time-averaged flow fields
展開 案例教程|基于SRF的離心泵計算
案例描述
本案例基于SRF模型對離心泵進行模擬，單相流動（水），轉速1000rpm。
Fluent實用案例 | 旋轉機械離心泵RBM瞬態仿真
<p>本案例利用Fluent中的滑移網格（RBM）模型，對離心泵性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對離心泵的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文的相關設置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247485266&idx=1&sn=c0b3f482d2d320f473b1e70095cec80e&scene=21#wechat_redirect" rel="noopener noreferrer" target="_blank">Fluent MRF 旋轉機械離心泵靜態仿真(一) </a>。</p><p><strong>1 workbench 設置</strong></p><p>本案例具體設置如下圖 ：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202509/fab6a2540649e0a6045f8802e34c0da7.png"></p><p><strong>2 SCDM 設置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>本案例的離心泵模型在ansys的離心泵設計軟件中進行構建，并導入SCDM中 。
展開 案例解析|離心泵CFD分析
案例來源：陸面體科技官網
案例作者：羅宇航
摘要：通過OpenFOAM求解器對離心泵進行CFD模擬分析，計算泵軸向力、揚程等參數
項目概述
隨著我國經濟的發展和節能環保要求的提高，對與之配套的輔機設備水泵的參數和可靠性要求也越來越高。在給水泵的設計制造過程中，泵的軸向力預測問題一直是困擾給水泵設計人員的一個難題，以前采用經驗公式進行計算，但是計算值與實際值之間存在較大的差異，且僅能對設計工況下的軸向力進行計算，是水泵設計中需要解決的問題之一。
離心泵是工業上廣泛使用的泵類，已廣泛應用于石油、化工、航空、醫藥、冶金等行業。離心泵通過旋轉葉輪將機械能從電動機傳遞到流體中，從而增加流體壓力。流體從進口流入葉輪中心，再沿葉輪葉片外緣排出。本項目通過openfoam求解器對離心泵進行cfd模擬分析，計算泵軸向力、揚程等參數。
模型簡化
本算例使用幾何來源simscale網站pump案例。
離心泵幾何形狀
網格劃分
本算例使用網格來源simscale網站pump案例。網格為混合網格（如圖2），網格具體信息參數如下表1所示：
表1網格信息參數
網格總數
數量 3799153 10674188 3446576
網格類型
類型 hexahedra prisms tet wedges polyhedra 數量 3172282 55573 1400 217320 網格質量
評價指標 最大縱橫比 最小體積 最大非正交性 最大歪斜率 值 30.16 4.04e-013 70.73 18.04
物性參數
分析所涉及流場介質主要包括水和空氣，sigma值取0.07，其相關物性參數如表2所示。
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Fluent Meshing | 離心泵性能仿真網格劃分案例
本教程介紹離心泵性能仿真前處理過程，借助Fluent Meshing 2020R1版本中的Fault-tolerant Meshing 工作流，讓離心泵計算域網格劃分變得簡單、高效；
一、SCDM模型處理
由Solidworks軟件對離心泵三維模型進行建模，主要包括蝸殼，帶有蓋板的葉輪兩部分；
模型導入SCDM中，創建輔助面，封閉葉輪和蝸殼，用于蝸殼和葉輪水體的抽取；
注，適當延長Caps生成線，避免由于旋轉造成模型的不封閉（軟件兼容問題）
注，把蝸殼模型和“caps”定義一個組件，作為一個“Object”，避免抽取流體域失敗（提示有漏洞）；葉輪模型通過選中葉輪出口邊線進行填充，“con”定義為單獨組件，用于創建“Construction Surface”，應用“Surface Mesh”；通過群組功能創建“Inlet”和“Outlet”邊界，用于模型封閉抽取流體域；
模型另存為“*fmd”格式；
二、Fluent Meshing網格劃分
1、啟動FM 2020R1，選擇“FTM”工作流，加載離心泵幾何模型；
2、模型描述；
封閉葉輪進口，蝸殼出口；創建“Construction Surface”；分別定義蝸殼材料點和葉輪材料點；
3、更新計算域（“Wrap”抽取蝸殼流體域
展開 ANSYS Fluent Meshing-離心泵性能仿真網格劃分案例
，葉輪繞“X”軸逆時針旋轉，轉速340r/min；
定義動域和靜域間的“Interface”；
壓力分布云圖；
離心泵水力效率計算公式（Fluent Moment 查看離心泵扭矩M-N/S）；
四、總結
目前，對于離心泵CFD仿真應用已經非常成熟，計算仿真精度也非常高；
筆者之前也做過多次關于離心泵的仿真分析，但不確認是什么原因（可能是三維軟件軟件間的兼容性問題）導致拿到的三維模型導入ANSYS CFD前處理軟件后，對蝸殼和葉輪進行封閉，流體域抽取以及網格劃分操作比較繁瑣和耗時，尤其是對“Interface”的處理（封閉面與模型間存在漏洞，葉輪和蝸殼水體域共節點網格失敗等等）；
而現如今，借助Fluent Meshing的“Fault-tolerent Meshing”工作流能夠大大的減低模型前處理和網格的難度，提高工作效率，所以忍不住趕緊整理分享，希望對大家的CFD仿真學習和工作帶來幫助。
展開 Fluent實用案例 | MRF旋轉機械離心泵靜態仿真
本案例利用Fluent中的MRF模型，對離心泵性能問題進行了仿真計算。該案例僅對離心泵的穩態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本案例采用的離心泵為8個葉片，以轉速為1200rpm，入口質量流量為280kg/s為標準設計相關模型，實際計算時采用3m/s的速度入口。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例的離心泵模型在ansys的離心泵設計軟件中進行構建，并導入SCDM中 。具體的幾何模型與邊界條件如下所示：
3 Fluent Meshing 設置
3.1 網格設置
采用 Fluent meshing 進行網格劃分，采用六面體網格劃分，并劃分相對應的邊界層網格。具體的網格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設置
4.1 General設置與網格導入
由于本文僅分析對離心泵流場穩態特性展開分析，因此僅需要進行穩態計算結果的討論，此處的設置比較簡單，勾選為穩態計算，并選擇密度基求解器。
展開 CAESES離心壓氣機葉輪優化案例分享
案例——離心壓氣機
離心式壓氣機有體積小、單級增壓比高等特點，廣泛應用于航空、船舶等領域的動力系統。葉輪是離心壓氣機的核心部分，是主要做功部件，其模型的變化對壓氣機性能有著關鍵的影響。我們選擇了一款現有的離心壓氣機葉輪模型，采用CAESES軟件結合CFD仿真工具，對其氣動性能進行優化。該離心壓氣機主要性能參數及葉輪模型如下所示：
工作介質
空氣
流量
0.8kg/s
轉速
100000r/min
該優化案例的優化目標為在轉速和流量保持不變的情況下，盡可能地提高效率和壓比
優化流程
對離心壓氣機葉輪的性能進行優化，首先需要控制其模型進行變化。CAESES提供了一個CAD環境，能夠高效的創建參數化模型并進行變形控制，方便靈活的生成多個不同的幾何模型。基于CAESES輸出的模型，可以在CFD軟件中構建自動化網格劃分及仿真分析流程，并通過CAESES軟件進行調用，提取仿真分析得到的性能結果。最后，設置CAESES里的優化算法，根據仿真分析的結果調整葉輪模型參數，對葉輪性能進行自動優化。例如，CAESES結合CFX軟件進行優化的典型流程如下：
模型的創建及變形控制
首先在CAESES軟件中構建全參數化葉輪模型，關鍵步驟如下：
1. 首先定義葉輪子午流道型線及前尾緣位置；
2. 流道可采用樣條曲線，直線+圓弧等多種形式，可按照不同需求定義流道型線參數（此處采用直線+圓弧形式）；
3. 之后可按照θ（包角）或β（切向角）分布曲線來生成葉片中弧線；
4. 沿葉片高度方向生成多條中弧線，即可組合生成葉片中弧面；
5. 基于中弧面給定葉片厚度分布曲線，即可生成葉片表面；
6.
展開 案例13-離心葉輪的循環對稱和線性攝動分析
該案例演示了使用循環建模方法和線性攝動解方法進行離心葉輪葉片分析。該問題包括模態分析、全諧分析、使用線性擾動的預應力模態分析、使用非線性擾動的預應力全諧響應分析以及使用線性擾動進行的預應力模態疊加諧響應分析。
循環對稱性分析的結果與從全（360度）模型分析獲得的參考結果進行了驗證。
介紹
循環對稱建模是分析具有圍繞對稱軸360度重復幾何圖案的結構的有力工具。循環對稱性存在于許多土木工程結構中，如圓頂、冷卻塔和工業煙囪。也可以在機械設備中找到，例如銑刀、渦輪葉片盤、齒輪、風扇和泵葉輪。
循環對稱模型可以使用整個結構的單個部分（稱為基扇區）來求解，從而加強循環子結構之間的連續性和兼容性邊界條件。循環對稱性分析大大減少了模型大小和計算成本。
問題描述
本示例中的葉輪葉片組件是航空航天應用中使用的燃氣渦輪發動機的子系統。
以下模型顯示了單個離心葉輪葉片的循環對稱扇形：
該模型由護罩和扇形角為27.692度的葉輪葉片組件組成。整個模型由13個主葉片和分離器組成，如圖所示：
在循環扇形模型上分別進行了模態、帶線性和非線性基礎靜態解的擾動預應力模態、全諧波、帶非線性基礎靜態解的擾動預應力全諧波、以及帶非線性基礎靜態解的擾動模態疊加諧波分析。
擾動模態循環對稱分析包括線性和非線性靜態分析的初始預應力條件。具有線性靜態解的初始應力狀態由旋轉葉輪組件以及施加在葉輪葉片上的壓力載荷產生。非線性靜態分析的初始應力狀態是由旋轉的葉輪葉片、施加在葉輪葉片上的壓力載荷和施加在葉輪葉組件模型所有節點上的熱載荷產生的。
擾動全諧和擾動模態疊加諧循環對稱性分析包括由于非線性靜力分析而產生的初始預應力條件。初始應力狀態由葉輪組件的旋轉和施加在葉輪葉片組件模型的所有節點上的熱載荷產生。
展開 #253 FLUENT案例-離心泵固液兩相流和空化仿真
一、模型情況
如下圖所示的離心泵，模擬內流場和空化效應。
二、網格情況
作為演示，使用簡單的全局非結構網格。全局和局部網格情況如下。
三、固液兩相流仿真基本設置
1.穩態計算
固液兩相時，考慮重力。
作空化仿真時，不用考慮。
2.設置湍流模型
使用標準KE湍流模型。
3.設置兩相材料
此處設置為水和作為擬流體的沙。
4.使用歐拉兩相流模型
并將上述兩相材質分別賦到兩相成分上。
5.設置動域轉速320r/min
6.設置葉片轉速
使用相對速度，相對所在域的轉速為0r/min.
7.設置入口條件
8.設置出口條件
9.設置交界面
10.初始化后開始計算
11.空化仿真基本設置
進行空化仿真時，多相流模型需要使用Mixture模型；
需要添加氣相材料。并定義液相到氣相的空化效應；
四、基本結果
1.兩相流仿真結果
2.空化仿真結果
氣相分布圖
展開 [案例分析]基于Fluent 14.5離心泵內部流場數值模擬教程
相關研究指出，對于離心泵定常模擬，SIMPLEC、SIMPLE算法更接近實驗值，當然你也可以都算一遍，并總結出自己的規律。在③中設置曲線變化率、壓力耦合算法、迎風格式（二階迎風格式對于非結構網格具有更高的精度，相關資料請參閱Fluent相關書籍）等。如圖所示：
圖24 設置求解方法
16、求解控制
在Solution Control選項卡中設置欠松弛因子，以改變收斂速度，一般此處不用修改，除非收斂困難時可以以修改。欠松弛因子的大小設置是有區別的，請參閱相關手冊。如圖所示：
圖25 求解控制
17、監視殘差
具體設置步驟如圖所示，其中④【Plot】按鈕可以在計算獲得結果后任何時候查看曲線。
圖26 設置殘差
18、創建檢測點
與17步同一個選項卡下，在Surface中單擊②創建按鈕進行設置。本次我們關心出口總壓的變化，因此對出口進行監測。對出口壓力的監測，可以大體判斷是否收斂。當殘差計算到一定精度時，觀察出口壓力不再變化，并查看進出口流率是否相等即可判斷收斂。
圖27 創建出口總壓檢測
19、初始化
本次教程初始化選擇Inlet作為初始化條件。
圖27 初始化
20、計算
設置最大計算步，并開始計算。如圖所示：
圖28 開始計算
21、計算完成并查看殘差曲線
計算至592步計算收斂（收斂條件為1×10-3）。查看殘差曲線。
圖29 計算完成并查看殘差曲線
上述過程僅僅對一個點進行模擬，如果想獲得不同工況下的內部流態和性能曲線，需要對進口邊界條件進行不同工況的設置計算即可。
鄭重聲明：本文由不吃醋的貓發布，所有內容僅代表個人觀點。版權歸懶貓窩窩和不吃醋的貓共有，歡迎轉載。
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[案例分析]STARCCM+入門系列之——雙向進氣的多翼離心風機的仿真
前向多翼離心風機作為一種，流量大，風壓大的風機種類，常用于空調，吸油煙機等家用電器中，本案例使用STAR-CCM+中的多參考系（MRF）模型計算前向多翼離心風機的流場。
1、問題描述
本案例仿真的前向多翼離心風機為雙向進氣，轉速為1000rpm，在計算時把進口設為大氣壓，出口相對壓力設為0，計算域如圖1所示：
圖1 風機的計算域
2、幾何與網格
（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的stl面網格文件，選導入界面，選擇create new region，把單位改為mm，其余默認，點擊ok即可。
（2）右鍵點擊Continua中的mesh1，選擇select meshing models，選擇surface remesher；
（3）右鍵mesh1→reference values，在base size中中填寫面網格的總體控制尺寸20mm；
（4）勾選region→region 1→dianji→mesh condions→custom surface size，在下面的mesh values→surface sizes中填入dianji面網格的relative target size和relative minmum size；對所有的part進行目標尺寸和最小尺寸進行控制。
展開 積鼎 VirtualFlow 案例｜高精度工程霧化模型，優化離心旋流噴嘴霧化效果
解決方案及優勢
通過流體仿真軟件VirtualFlow所特有的LevelSet模型求解離心噴嘴的內錐角、流速和流量，將得出的內錐角和流速作為工程霧化模型的輸入，將得到與實驗相符的霧化輸入參數，再用該仿真霧化的參數作為后處理整體仿真的輸入，從而解決因霧化不準確導致的后處理仿真難題。
首先，通過VirtualFlow進行旋流離心噴嘴內流場仿真，得到噴霧錐角、流量、流速等數據。湍流模型采用k-e模型，界面捕捉模型采用VirtualFlow優化后的LevelSet模型，進口邊界采用壓力進口邊界進行仿真計算。
從仿真的動畫可以看出，四個入口的液體通過旋流噴嘴后，在噴嘴處形成倒錐角的空心錐，這是旋流離心噴嘴的特點。
最終仿真的噴嘴內流場結果與真實實驗結果吻合度很高，離心噴嘴的噴口處出空心錐的錐角為30度，該仿真結果與實驗結果相符。
將內流場仿真的錐角、流速等相關參數通過后處理軟件提取之后，輸入到PDM仿真模塊中，通過自研的工程霧化模型進行霧化仿真。其中一次霧化模型采用Rosin-Rammler模型，二次霧化模型采用KHRT模型。
顆粒分布云圖
噴嘴下方50mm處的粒徑分布統計
對比噴嘴下方50mm處仿真值與實驗值的平均粒徑。在噴嘴下方50mm處的平均粒徑為56um，與實驗值（58um）吻合的很好，相差10%以內，驗證了模型的正確性。可見該仿真過程能指導客戶對離心霧化噴嘴進行優化，以及為后續的尾氣后處理箱的計算仿真提供輸入條件。
方案優勢
噴嘴內流場部分采用VirtualFlow特有的LevelSet模型進行流體界面的捕捉。傳統的LS方法，在初始化過程中總伴隨著界面位置的移動，從而造成質量的不守恒。
展開 ABAQUS案例：CFRP加固H型鋼梁有限元模擬 ￥19.89
1.部件創建
1.1.1選擇模塊，點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.1.2.點擊創建線，輸入如下坐標
1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。
1.2.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
1.2.2點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。
1.3點擊（創建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】
【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.
點擊創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，拉伸深度為30.
2.材料定義與指派
2選擇模塊，定義材料屬性
2.1.1點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。
2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（
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</p><h1><strong style="color: rgb(255, 0, 0);">附件：完整案例教學內容和本案例中的abaqus模型文件（包括cae、odb和inp文件）</strong></h1><h2><br></h2><p><br></p>
