STAR-CCM+旋轉的案例
【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 STAR-CCM+旋轉機械案例｜擺線泵
本算例演示利用STAR CCM+中的網格重構功能模擬仿真擺線泵內部流場。
1 問題描述
擺線泵是一種包含有內轉子和外轉子的裝置，其內轉子和外轉子具有與其齒數相關的不同轉速，當轉子旋轉時，通過轉子間動態變化的容積將流體從入口輸送到出口。
擺線泵模擬的最大問題是處理轉子之間的狹小間隙。轉子旋轉會導致小間隙中的網格質量降低。在STAR CCM+中可以使用Remeshing模型處理此類問題。
STAR CCM+案例 旋轉風扇模擬教程（附百度云）
本算例演示在STAR CCM+中模擬計算風扇的基本過程。
1 問題描述
計算幾何如下圖所示。風扇包含20個等間距的以2000 RPM的速度旋轉的葉片，風扇其他部分保持靜止。空氣以5 m/s的速度從進氣口進入到計算區域中，并從出口邊界離開。
算例先用運動參考系模型進行計算，后面轉為剛體運動模型計算。
2 STAR CCM+設置
啟動STAR CCM+并新建Simulation
2.1 準備文件及網格
選擇菜單
File > Load，在打開的對話框中加載仿真文件
fan_start.sim
右鍵選擇模型樹節點
Operations，點擊彈出菜單項
Execute All生成計算網格
生成網格如下圖所示。
注：案例中對進出口區域進行了拉伸延長。
展開 旋轉機械：利用STAR CCM+進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算
本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算的工作過程，計算模型源自STAR CCM Online公眾號的文章：渦輪葉片冷卻。葉片為靜止導葉，內部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結構，前緣通道布置了擾流肋，尾緣通道有圓形的擾流柱，冷氣僅從上緣板的排出，冷氣與燃氣不摻混。計算模型為分為三個域，分別是燃氣、冷氣和固體葉片。葉片和燃氣域兩側均為旋轉周期面。
1.模型導入
新建模擬—選擇并行—邏輯處理器數量（16核）—文件—導入—導入面網格文件“blade.dbs/coolflow.dbs /hotflow.dbs”
2.幾何處理
壓印
為創建交界面共節點網格，必須對不同實體進行壓印操作。操作過程：幾何—操作—新建—布爾運算—壓印—分別壓印“blade/coolflow”和“blade/hot.flow”。
創建周期
計算模型為單個葉片，兩側為周期性邊界，需在幾何操作中創建周期，以便形成共節點網格（與壓印類似）。操作過程：按Ctrl多選blade表面中的Per1/Per2，右鍵創建周期。在接觸—周期轉換中設定成旋轉，燃氣周期域設置方法相同。
3.區域及邊界條件
將幾何中的零部件分配給區域，并自動創建接觸模式界面。
燃氣域
a. 流體入口速度邊界[350, 0, -99]m/s
b. 流體入口溫度邊界：使用表（r）導入溫度場。（首先在工具—表中，將csv文件導入）
c. 流體壓力出口：0 Pa
冷氣域
a. 冷卻空氣入口：速度10.5m/s,溫度354K
b.
展開 
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