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這一基礎(chǔ)將有助于您理解 CFD 原理并有效使用 ANSYS Fluent。 課程描述 本課程提供了一個(gè)全面、綜合的高級(jí) CFD 仿真學(xué)習(xí)體驗(yàn)，專注于使用 ANSYS Fluent 軟件對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行仿真分析。

前言CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要的分支之一，也是高性能計(jì)算的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域的典型場(chǎng)景，穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算案例——基于MRF方法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)分析，我們選用的軟件是CFD領(lǐng)域最常用的仿真軟件Fluent。我們來(lái)看下基于“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)”的CFD穩(wěn)態(tài)計(jì)算，和其他仿真云平臺(tái)效率對(duì)比的情況。

四、仿真平臺(tái)對(duì)比進(jìn)行Fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械瞬態(tài)分析時(shí)，所使用的“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)與其他兩家仿真云平臺(tái)的硬件參數(shù)如下表所示。

射流霧化ANSYSCFD仿真應(yīng)用01ANSYS CFD 霧化仿真應(yīng)用單個(gè)液滴破碎過(guò)程CFD仿真（袋破裂模式）? HP噴嘴噴霧的仿真與測(cè)量結(jié)果對(duì)比德?tīng)柛！て囅到y(tǒng)工程師使用ANSYS Fluent準(zhǔn)確描述噴嘴流動(dòng)力學(xué)和破碎過(guò)程特征。

前言CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要的分支之一，也是高性能計(jì)算的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域的典型場(chǎng)景，穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算案例——基于MRF方法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)分析，我們選用的軟件是CFD領(lǐng)域最常用的仿真軟件Fluent。我們來(lái)看下基于SimForge?高性能仿真云平臺(tái)的CFD穩(wěn)態(tài)計(jì)算，和其他仿真云平臺(tái)效率對(duì)比的情況。

本案例利用Fluent中的6DOF模型與滑移網(wǎng)格，對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)被動(dòng)旋轉(zhuǎn)展開(kāi)了相關(guān)仿真計(jì)算，本案例僅進(jìn)行了簡(jiǎn)單的教學(xué)演示，依據(jù)該案例的設(shè)置方法，后續(xù)可以對(duì)不同的垂直軸風(fēng)力機(jī)展開(kāi)更為精準(zhǔn)復(fù)雜的仿真計(jì)算。

本案例利用Fluent的MRF模型，對(duì)TTCP模型氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)TTCP模型的彈體穩(wěn)妥旋轉(zhuǎn)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，后續(xù)將對(duì)其各項(xiàng)氣動(dòng)性能參數(shù)繼續(xù)計(jì)算。本文僅計(jì)算了馬赫數(shù)為1.1、攻角為4°的工況，并展開(kāi)相關(guān)的后處理計(jì)算。

本案例利用Fluent的RBM模型，對(duì)TTCP模型氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。相關(guān)設(shè)置見(jiàn)Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭氣動(dòng)仿真。本案例以該文章的計(jì)算結(jié)果為初始值，展開(kāi)了旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭氣動(dòng)仿真計(jì)算。所有設(shè)置一致，因此進(jìn)行如下兩步設(shè)置。注意：由于計(jì)算資源，此處計(jì)算對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行了簡(jiǎn)化，如果要進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，請(qǐng)下載相關(guān)案例自行進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)格劃分！！！

<p>本案例利用Fluent中的滑移網(wǎng)格（RBM）模型，對(duì)離心泵性能問(wèn)題進(jìn)行了瞬態(tài)仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)離心泵的瞬態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本文的相關(guān)設(shè)置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?

本案例利用Fluent中的MRF模型，對(duì)離心泵性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)離心泵的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本案例采用的離心泵為8個(gè)葉片，以轉(zhuǎn)速為1200rpm，入口質(zhì)量流量為280kg/s為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相關(guān)模型，實(shí)際計(jì)算時(shí)采用3m/s的速度入口。

華東理工大學(xué)依托 Ansys Fluent 仿真平臺(tái)，耦合多相流模型與群體平衡模型，精準(zhǔn)模擬旋流場(chǎng)中氣泡破碎、聚并動(dòng)態(tài)及傳質(zhì)規(guī)律，快速迭代優(yōu)化射流口尺寸、旋流腔高度等關(guān)鍵參數(shù)。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)高度吻合，最終實(shí)現(xiàn)硫化氫脫除效率 75.7%，體積傳質(zhì)系數(shù)較傳統(tǒng)設(shè)備提升 5-13 倍，大幅縮短工業(yè)氣液分離設(shè)備的研發(fā)周期與試錯(cuò)成本。

壓縮機(jī)中的旋轉(zhuǎn)失速 壓縮機(jī)中的旋轉(zhuǎn)失速失速現(xiàn)象可能對(duì)壓縮機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p害，因此預(yù)測(cè)在何種工況下會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速的現(xiàn)象就顯得十分有必要。在本次介紹的算例中，就使用法國(guó)電力（EDF）開(kāi)發(fā)的通用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）求解器 code_saturne進(jìn)行數(shù)值模擬，并將仿真結(jié)果同實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)以及FLUENT商業(yè)軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，證明了code_saturne進(jìn)行可壓縮流場(chǎng)仿真計(jì)算的可信性。

圖8 氣墊輥兩端入口處壓力3 結(jié)論與展望本研究基于Ansys Fluent軟件，通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了吹膜旋轉(zhuǎn)牽引氣墊輥的出風(fēng)均勻性。通過(guò)模擬結(jié)果的分析，得出了對(duì)氣墊輥設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一些有益指導(dǎo)，為吹膜工藝的改進(jìn)提供了理論支持。在該仿真案例中，通過(guò)中心管設(shè)計(jì)兩端小孔徑大孔距，中間大孔徑小孔距，對(duì)空氣在氣墊輥內(nèi)部分配經(jīng)過(guò)模擬仿真驗(yàn)證，氣墊輥出風(fēng)風(fēng)速及均勻性滿足使用要求。

本案例利用Fluent中的滑移網(wǎng)格模型（RBM)，對(duì)螺旋槳敞水水動(dòng)力性能問(wèn)題進(jìn)行了瞬態(tài)仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)4119槳的瞬態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本文僅計(jì)算了進(jìn)速系數(shù)為0.4的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)較為接近。與Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)機(jī)械（一）的結(jié)果相比，瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值更為接近。

為了對(duì)改進(jìn)后的k-ω SST湍流模型，在Code_Saturne中測(cè)試了旋轉(zhuǎn)管流的經(jīng)典驗(yàn)證算例，模擬繞軸向旋轉(zhuǎn)的管道中的氣流流場(chǎng)。 算例中流場(chǎng)對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)（Re）為5800，測(cè)試不同羅斯貝數(shù)(Ro)下的模擬結(jié)果并同DNS仿真結(jié)果以及FLUENT商業(yè)流體力學(xué)軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了改進(jìn)后的k-ω SST湍流模型對(duì)于旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)湍流特征的捕捉精度。

本案例利用Fluent中的MRF模型，對(duì)螺旋槳敞水水動(dòng)力性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)螺旋槳的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本文僅計(jì)算了進(jìn)速系數(shù)為0.4的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)較為接近。

［方法］首先，針對(duì)旋轉(zhuǎn)空化器楔形葉片的原始葉型進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，建立葉片改型前、后旋轉(zhuǎn)空化器的三維幾何模型；然后，基于 ANSYS Fluent 軟件對(duì)原始葉型和改良葉型空化器在不同轉(zhuǎn)速下的自然空化流場(chǎng)開(kāi)展數(shù)值仿真計(jì)算；最后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)二者的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比分析。