旋轉模擬的案例
汽車CFD分析中，車輪旋轉不同模擬方法的比較研究
為了模擬駕駛汽車的真實路面狀況，移動地面和車輪旋轉在CFD中具有重要意義。然而，車輪旋轉狀態難以準確表示，因此這仍然是一個需要研究的關鍵問題。
本文主要研究兩種類型的汽車：快背轎車和a notchback DrivAer，通過比較三種不同的車輪旋轉模擬方法：穩定移動壁，MRF和非定?；瑒泳W格，揭示了不同方法對車輛空氣動力學數值模擬的影響。討論了方法之間氣動力以及流動的差異。并將模擬結果與已發表的實驗數據進行比較以進行驗證。
結果表明，不同的旋轉模擬方法可能不會對氣動阻力產生顯著影響，但氣動升力和通風阻力可在較大范圍內進行修正。此外，升力顯示對車輪輪輻的位置高度敏感，因此兩種穩定的方法可能導致錯誤?？傊?，當進行CFD模擬時，如果僅需要計算氣動阻力，則可以引入兩種穩定方法。如果需要考慮通風阻力，則MRF方法更合適。但是，如果必須評估空氣動力升力，即使計算成本更多，滑動網格方法也是唯一可取的方法。本研究可為未來旋轉模擬方法的工作奠定基礎。
車輛空氣動力學是汽車工業中的一個關鍵領域。因為它與減少總阻力和燃料消耗密切相關。在未來，可以預見空氣動力學優化將受到大量制造商的關注。因此，在汽車開發過程中獲取精確的空氣動力數據非常重要。
由于這種擔憂，進行風洞試驗是一個至關重要的方法。然而，風洞試驗需要巨大的成本和復雜的準備。對于許多中小型公司來說，它給他們帶來了嚴重的經濟負擔。由于這種情況，計算流體動力學（CFD）應運而生，并且隨著計算機能力的提高，它一直在不斷發展。 CFD通過計算機數值模擬簡化了風洞試驗，大大節省了汽車開發過程中的成本。因此它已成為現代汽車空氣動力學中常用的研究方法。同時，提高CFD方法準確性和效率的方法同樣成為一個重要的研究課題。
提高CFD方法的準確性需要考慮幾個方面，其中之一是如何準確模擬道路上的汽車行駛狀況，并且車輪旋轉的模擬是至關重要的。
展開 汽車空氣動力學中不同車輪旋轉模擬方法的比較研究
為了模擬駕駛汽車的真實路面狀況，移動地面和車輪旋轉在CFD中具有重要意義。然而，車輪旋轉狀態難以準確表示，因此這仍然是一個需要研究的關鍵問題。本文主要研究兩種類型的汽車：快背轎車和a notchback DrivAer，通過比較三種不同的車輪旋轉模擬方法：穩定移動壁，MRF和非定常滑動網格，揭示了不同方法對車輛空氣動力學數值模擬的影響。討論了方法之間氣動力以及流動的差異。并將模擬結果與已發表的實驗數據進行比較以進行驗證。結果表明，不同的旋轉模擬方法可能不會對氣動阻力產生顯著影響，但氣動升力和通風阻力可在較大范圍內進行修正。此外，升力顯示對車輪輪輻的位置高度敏感，因此兩種穩定的方法可能導致錯誤?？傊?，當進行CFD模擬時，如果僅需要計算氣動阻力，則可以引入兩種穩定方法。如果需要考慮通風阻力，則MRF方法更合適。但是，如果必須評估空氣動力升力，即使計算成本更多，滑動網格方法也是唯一可取的方法。本研究可為未來旋轉模擬方法的工作奠定基礎。
車輛空氣動力學是汽車工業中的一個關鍵領域。因為它與減少總阻力和燃料消耗密切相關。在未來，可以預見空氣動力學優化將受到大量制造商的關注。因此，在汽車開發過程中獲取精確的空氣動力數據非常重要。
由于這種擔憂，進行風洞試驗是一個至關重要的方法。然而，風洞試驗需要巨大的成本和復雜的準備。對于許多中小型公司來說，它給他們帶來了嚴重的經濟負擔。由于這種情況，計算流體動力學（CFD）應運而生，并且隨著計算機能力的提高，它一直在不斷發展。 CFD通過計算機數值模擬簡化了風洞試驗，大大節省了汽車開發過程中的成本。因此它已成為現代汽車空氣動力學中常用的研究方法。同時，提高CFD方法準確性和效率的方法同樣成為一個重要的研究課題。
展開 CFX中旋轉機械模擬的新方法及其應用（旋轉機械相關）培訓
CFX中旋轉機械模擬的新方法及其應用（旋轉機械相關），時間：6月28日，20:00-21:00 ,報名地址：http://event.31huiyi.com/615709261
海基科技成功提出專業的泵閥及旋轉機械噪聲模擬方案
經過?；萍挤抡婀こ滩考夹g工程師的聯合攻關，提出了基于專業泵閥CFD模擬軟件PumpLinx和專業聲學模擬軟件ACTRAN的聯合噪聲模擬方案，該方案得益于PumpLinx的在泵閥CFD模擬方面的專業優勢，能夠有效地模擬各種泵閥及旋轉機械的噪聲。
聯合解決方案的優勢是：
1)
利用內置的專業泵閥模板，能夠精確模擬齒輪泵、柱塞泵、滑片泵等容積泵的噪聲問題。
2)
這一方案的獨特網格技術可以以常規方案1/3網格實現噪聲模擬，計算速度快，降低了泵閥和旋轉機械噪聲模擬的門檻。
3)
準確地捕捉聲源，可以自動獲取面聲源和近體聲源，保證了模擬的精度。
泵閥與旋轉機械（如泵、閥門、風機、螺旋槳、渦輪機械等）廣泛應用于國民生產各部門以及船艦、航空航天等領域，隨著科學技術的發展和人們環境保護意識提高，如何降低泵閥、風機、螺旋槳等旋轉機械的噪聲也成為重要的研究課題之一。
海基科技提出這一聯合噪聲模擬方案解決了困擾泵閥及旋轉機械噪聲模擬的難題，它必將成為設計人員降噪設計的有力武器。
展開 
螺旋槳葉片的旋轉過程模擬 ￥20
螺旋槳葉片的旋轉過程模擬
旋轉機械 | 螺旋槳數值模擬方法
1
從實際操作上來講，螺旋槳的直接數值模擬方法可以分為三種：
Moving Reference Frames (MRF)
Rigid Body Motion (RBM)
Overset Mesh (OM)
MRF為運動參考系法，顧名思義，該方法通過引入相對運動參考系來處理槳的旋轉問題，將復雜的問題進行簡化，是一種穩定性好、易于收斂的穩態方法。
RBM為剛體運動法，也稱之為滑移網格法，該方法通過網格的旋轉來模擬槳的真實運動，在旋轉域和外部靜止域之間通過交界面進行流場信息傳遞，是一種瞬態方法。
OM為重疊網格法，也稱之為嵌套網格法，最近幾年應用的越來越廣泛和成熟。與RBM法類似，該方法也是一種瞬態方法，只是處理交界面的方式有所不同。
對比以上三種方法，各有其優缺點：
MRF方法是一種穩態方法，因此具有設置簡單、計算快速、易于收斂等優點，在計算螺旋槳的敞水曲線時一般采用該方法，計算精度滿足要求，資源耗費較少，性價比高。
RBM方法是一種瞬態方法，相對于MRF，不僅能夠求得敞水曲線，還能夠得到流場的更多信息，比如壓力脈動、流場演變等，但是計算時間較長，對硬件的要求也更高。
OM方法與RBM方法類似，得益于重疊網格在處理諸如極限、交叉、耦合等運動方面的優勢，該方法在處理船-槳-舵耦合運動及干擾、自航模、操縱性模擬等方面應用更為廣泛。
2
從網格生成的角度來看，MRF方法和RBM方法可以共用一套網格，二者處理計算域、交界面的方式完全相同，因此本次推送主要介紹這兩種方法，OM方法因為網格需要單獨生成，因此放在下次推送中進行介紹。
下面以KP505槳模為案例，對螺旋槳模擬的主要步驟進行介紹。
展開 MATLAB模擬地球加速旋轉、減速旋轉、順時針旋轉、逆時針旋轉
現在站在娛樂和研究的角度，利用MATLAB模擬地球的減速旋轉（剎車階段），加速旋轉，順時針旋轉和逆時針旋轉等過程。整個模擬特別簡單，M文件沒有寫太多代碼，只是追求視覺上的感受而已。
第一，創建名為DrawEarth的函數文件繪制3D地球，具體代碼和相應注釋見下圖（該函數在“航天派”微信公眾號2019年2月5日“模擬衛星發射”的文章中也有介紹）。
第二，創建腳本，編寫主程序，具體代碼和相應注釋如下圖。其中，E=DrawEarth(R)為調用DrawEarth( )函數繪制半徑為6730km的3D地球，rotate(E, direction, j)函數為圍繞z軸旋轉圖像對象（3D地球），j控制旋轉步進（度），j的絕對值增大旋轉加快，j為正時自西向東（逆時針）旋轉，j為負時自東向西（順時針）旋轉。
第二，保存和運行上述代碼，得到視頻中的旋轉地球。
第三，將j的數值增大為j=50，pause（暫停時間）減小為pause(0.01)，即暫停0.01秒，再次保存和運行上述代碼，得到加速旋轉的地球。相反，將j的數值減小，pause暫停時間增大，就可以得到減速旋轉的地球。
第四，我們都知道地球是自西向東自轉的（從北極上空觀察為逆時針自轉）。但是將j的數值改為負值，如j=-10，再次保存和運行上述代碼，便得到自東向西（順時針）自轉的地球。
以上就完成了MATLAB模擬地球加速旋轉、減速旋轉、自西向東（逆時針）旋轉、自東向西（順時針）旋轉的工作。
展開 Fluent專家-動網格（滑移網格）-3 (葉輪攪拌器內旋轉流場模擬)
yelun.rar
yelun1.rar
FFF-4-00200.cas.gz
FFF.rar
FFF.rar
FFF-4-00200.dat.gz
Fluent專家-動網格（滑移網格）-3
(葉輪攪拌器內旋轉流場模擬)
案例簡介
很多轉動問題，采用動網格會增加計算成本和工作量，且需要劃分高質量網格，本次模擬采用滑移網格法來代替動網格解決有規律的轉動問題。
幾何模型如下圖所示，葉輪輪軸直徑為400mm，葉片外徑為1000mm，攪拌器直徑為1200mm，葉輪在攪拌器中心以2rad/s的速度旋轉。
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10214
展開 Altair網絡研討會6/13旋轉機械CFD模擬定制化工具實例演示
主題：旋轉機械CFD模擬定制化工具實例演示
時間：2014-6-13 9：30AM~11：30 AM
內容介紹：
AltairHyperWorks 旋轉機械定制化工具是一項新型的專門針對于旋轉機械CFD仿真的自動化技術。歸功于其高度自動化和流程化的仿真過程及高質量的CFD技術，使得相比傳統的分析流程大大簡化，用戶體驗操作簡單。
我們將主要介紹：
?
實例演示旋轉機械模塊完成CFD分析。
報名方式：
1，通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx?type=Web%20Seminar
2，Email報名,請用中文發送您的中文姓名/單位/部門/職務/聯系電話/郵箱/詳細地址/郵編/行業等相關信息到info@altair.com.cn
展開 【學習干貨】基于Star-ccm+的旋轉水輪機數值模擬
一、基于Star-ccm+的旋轉水輪機數值模擬
導讀：STAR-CCM+是一款當前比較流行的計算流體力學軟件，該軟件在旋轉機械領域具有很大的應用場景，本文基于STAR-CCM+軟件中的運動參考系的方法來實現旋轉水輪機的數值模擬，過程涉及變參考系旋轉實現方法，基于VOF方法的水力空化模擬方法以及相關后處理方法等。
1.計算模型介紹
本文選用的模型為官方教程的旋轉水輪風扇模型，模型主要由兩部分組成，分別為實現旋轉的旋轉區域以及非旋轉的靜止區域，其中靜止區域設置有入口以及出口，液體從模型上方的入口流入，經水輪葉片的帶動后，液體從出口流出。水輪葉片圍繞旋轉軸進行轉動，其中水輪葉片共12片。
2.區域分配與網格劃分
計算過程中將水輪模型分為了旋轉區域與靜止區域，旋轉區域與靜止區域之間利用內部交界面進行流場求解信息交互，創建交界面方式為同時選中靜止區域以及旋轉區域中的交互邊界，右擊選擇創建界面。網格劃分采用外部網格劃分，劃分完成的網格通過導入體網格選項導入STAR-CCM+，劃分網格時需要保證交界面網格網格尺寸相差不大，旋轉區域網格與靜止區域網格可以完成數據映射交互。
圖5網格劃分
3.空化求解設置與物理模型選擇
本文空化涉及兩相介質，分別為水相與水蒸氣相，在進行空化設置之前需要選用歐拉多相流模型并新建兩相介質并設置各自物理屬性，完成兩相新建后創建多相互作用模型，具體模型選擇VOF-VOF相間相互作用-多相材料模型，指定水相為主相，水蒸氣相為次相，完成主次相設置后選擇Schnerr-Sauer空化模型，完成空化設置。本文求解選用k-e湍流模型，具體模型選擇見圖6。
展開 【CAE案例】模擬水輪機中的旋轉渦帶現象
與實驗值相比，模擬的軸向速度偏低。
圖 3 設計工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
圖 4 部分載荷工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
在穩態計算結果的基礎上，使用了瞬態模型模擬了部分載荷工況。下圖給出了在兩條測線上實驗和數值結果之間的比較。在這兩種情況下，軸向速度具有相同的趨勢，并且模擬值與實驗值誤差較小。徑向速度也有相同的趨勢，且誤差較小。
圖 5 瞬態模型部分載荷工況下測線1和2的徑向和切向速度
對尾水管中模擬的壓力結果進行快速傅立葉變換(FFT)。分析的信號為非穩態模擬的最后5秒，此時旋轉渦帶已完全展開。下圖展示了FFT分析后的結果。旋轉渦帶的存在通常由對應于轉輪轉速的頻率（Rheingans 頻率）的0.2-0.4的頻率來表示。根據文獻，Francis-99 尾流管內的旋轉渦帶壓力脈動的頻率被發現為0.29f (~1.63 Hz)。
圖 6 尾水管壓力FFT
下圖展示了渦帶的流動結構及其隨時間的演變，在云圖中展示壓強=100kPa的等值面。
圖 7 渦帶隨時間的變化，考慮流體的粘度
圖 8 渦帶隨時間的變化，不考慮流體的粘度
04 結論與展望
本案例模擬了Francis-99水輪機轉輪和尾水管部分，希望能夠捕捉到在非設計工況下尾水管內的渦帶。
使用穩態冷凍轉子模型的模擬結果顯示，在設計工況下，測線1和測線2的速度剖面與實驗值非常吻合。對于部分載荷工況，軸向速度偏低，但速度分布與實驗數據一致。此外，使用了瞬態模型對部分載荷工況進行了模擬，數值結果很好地預測了旋轉渦帶的出現和形成。使用CFD仿真軟件，獲得了與實驗結果近似的數值結果。在部分載荷工況下，實驗結果表明壓力脈動頻率約為轉輪頻率(~1.63 Hz)的0.29倍。
展開 
ZEMAX | 使用API模擬旋轉對稱不規則性(RSI)
完成模擬后，我們關閉交互模式。
模擬水輪機中的旋轉渦帶現象
對于部分載荷工況下的數值模擬結果顯示，兩條測量線上徑向和軸向速度分布遵循實驗結果的趨勢。在部分載荷工況下，由于旋轉渦帶的出現，軸向速度在尾水管中心呈現低速區域。
實驗結果還表明，靠近轉輪的旋轉渦帶是軸對稱的。與實驗值相比，模擬的軸向速度偏低。
圖 3 設計工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
圖 4 部分載荷工況下測線1和2處的徑向速度和切向速度
在穩態計算結果的基礎上，使用了瞬態模型模擬了部分載荷工況。下圖給出了在兩條測線上實驗和數值結果之間的比較。在這兩種情況下，軸向速度具有相同的趨勢，并且模擬值與實驗值誤差較小。徑向速度也有相同的趨勢，且誤差較小。
圖 5 瞬態模型部分載荷工況下測線1和2的徑向和切向速度
對尾水管中模擬的壓力結果進行快速傅立葉變換(FFT)。分析的信號為非穩態模擬的最后5秒，此時旋轉渦帶已完全展開。下圖展示了FFT分析后的結果。旋轉渦帶的存在通常由對應于轉輪轉速的頻率（Rheingans 頻率）的0.2-0.4的頻率來表示。根據文獻，Francis-99 尾流管內的旋轉渦帶壓力脈動的頻率被發現為0.29f (~1.63 Hz)。
圖 6 尾水管壓力FFT
下圖展示了渦帶的流動結構及其隨時間的演變，在云圖中展示壓強=100kPa的等值面。
展開 旋轉電弧有限元模擬
單獨的熱源加熱過程，原本用來模擬熱旋壓過程的熱過程，也可用來模擬筒體的極帶電弧熔覆（堆焊）焊接（筒體堆焊不銹鋼帶）
改良楔形葉片旋轉空化器水動力學特性數值模擬分析
超空泡形態穩定，可以廣泛應用于工程實際：產生的超空泡覆蓋于航行體表面，將與航行體表面接觸的液體變為密度和黏度小得多的氣體，從而實現水下航行體的減阻[3]；超空泡表面高效的傳熱傳質過程可以應用于海水淡化領域，例如 Likhachev 等[4-5] 應用自然超空泡原理提出了一種新型的海水淡化技術，即利用旋轉空化器形成并維持穩定的超空泡形態，通過對從超空泡內抽取的蒸汽進行冷凝而得到淡水。
在針對超空泡的實驗研究中，超空泡一般通過高速射彈（物體在靜水中運動）或是高速來流沖擊（水流沖擊靜止物體）這 2 種方式來產生[6]，前者往往需要有很高的射彈速度，穩定性難以控制且運動參數測量困難[7]，后者則需要借助龐大的水洞試驗系統[8]。旋轉空化器是一種通過高速旋轉的葉片在水中產生超空泡以滿足不同工程實際應用的裝置，可以應用于海水淡化、污水處理等領域，相比前面的 2 種方式，旋轉空化器可以在較小的受限空間內持續產生穩定的超空泡，其系統體積小、易于控制和利用[4]。本研究團隊曾針對不同葉片數的旋轉空化器開展研究，例如，曾針對四葉片楔形葉片旋轉空化器進行數值仿真，并研究了減速板對旋轉空化器的作用[9-10]；針對雙葉片空化器的核心部件—楔形葉片進行改型設計，通過對比 2 種改型葉片和原型葉片的性能，從空化器形成的空泡尺寸和空化強度的角度出發，確定了優化性能的改良方案[11]。為了確定葉片改良帶來的影響，本文擬通過三維定常數值模擬計算對這一改良楔形葉片旋轉空化器的水動力學特性開展深入研究，并與原型葉片的水動力學特性進行對比分析，得到不同轉速下葉型對旋轉空化器水動力學特性的影響規律，以為旋轉空化器的設計和應用提供參考。
1 計算模型
圖 1 所示為本文所研究旋轉空化器楔形葉片的原始葉型和改良葉型的橫截面。
展開 