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本研究的目標(biāo)之一是驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)MRF方法在模擬離心風(fēng)機(jī)中的有效性。因此，入口-轉(zhuǎn)子域采用運(yùn)動參考系模型（恒轉(zhuǎn)速）建模，而假定外殼域?yàn)殪o止?fàn)顟B(tài)。采用了realizable k-e湍流模型模擬湍流效應(yīng)。假設(shè)工作流體（空氣）是不可壓縮的，具有固定屬性（密度=0.075 lbm/ft3，黏度=1.2×10-5 lb/ft-s)。

本研究的目標(biāo)之一是驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)MRF方法在模擬離心風(fēng)機(jī)中的有效性。因此，入口-轉(zhuǎn)子域采用運(yùn)動參考系模型（恒轉(zhuǎn)速）建模，而假定外殼域?yàn)殪o止?fàn)顟B(tài)。采用了realizable k-e湍流模型模擬湍流效應(yīng)。假設(shè)工作流體（空氣）是不可壓縮的，具有固定屬性（密度=0.075 lbm/ft3，黏度=1.2×10-5 lb/ft-s)。

本文展示內(nèi)容源自Simerics公司與福特汽車公司在SAE International上發(fā)布的文章，主要介紹Simerics India基于專業(yè)的CFD軟件Simerics MP+針對控制車輛冷卻液液壓系統(tǒng)的離心泵的瞬態(tài)模擬方法與MRF模擬方法的準(zhǔn)確性比較。

</p><p>3)穩(wěn)態(tài)計(jì)算：首先進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算，使流場達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這有助于快速評估風(fēng)機(jī)的基本性能，并為后續(xù)瞬態(tài)計(jì)算提供初始條件。</p><p>4)瞬態(tài)計(jì)算：在穩(wěn)態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算以捕獲流場的動態(tài)特性。這通常涉及到使用大渦模擬（LES）等高級湍流模型來模擬瞬態(tài)流動。

（side by side），使用三個參考坐標(biāo)系來進(jìn)行模擬：靜止坐標(biāo)系應(yīng)用到槳葉外部區(qū)域和兩個分開的移動參考坐標(biāo)系應(yīng)用到兩個槳葉區(qū)域；三、離心式壓縮機(jī)流場仿真關(guān)鍵設(shè)置2D模型共節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格劃分；穩(wěn)態(tài)求解，流體材料默認(rèn)為空氣，標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流模型和增強(qiáng)型壁面函數(shù)，動域繞z軸正方向順時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為2500rpm；自然壓力入口和出口邊界，壓力入口和壓力出口邊界的壓力值均設(shè)置為

本案例利用Fluent中的MRF模型，對離心泵性能問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對離心泵的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡單演示，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)算時采用3m/s的速度入口。

2風(fēng)扇氣動噪聲分析 2.1噪聲分析步驟 在 Fluent 中對于風(fēng)機(jī)噪聲的仿真是分為兩個部分先后完成的： （1） 首先使用大渦模擬模型（LES）對風(fēng)扇流場中的瞬態(tài)控制方程求解獲得流場的動態(tài)穩(wěn)定值，通過計(jì)算結(jié)果得到風(fēng)扇的噪聲源（即風(fēng)扇葉片上的動態(tài)載荷）； （2） 接下來則是通過求解 FW-H 模型的方法對風(fēng)機(jī)載荷進(jìn)行分析并得到噪聲值。

而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，往往需要根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)，逐步調(diào)整幾何模型，通過實(shí)驗(yàn)和仿真的方法來獲得模型的性能，雖然通常可以獲得更好的設(shè)計(jì)，但是因?yàn)闀r間和成本因素，無法保證對關(guān)鍵參數(shù)變化的所有方案的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和仿真分析，難以獲得最優(yōu)的離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。通過對模型中的關(guān)鍵幾何變量進(jìn)行參數(shù)化建模，配合優(yōu)化分析或者方案掃掠，全面評估方案，獲得魯棒性好和性能高的模型方案。

結(jié)果表明：風(fēng)扇單體仿真與試驗(yàn)對比，PQ比MRF 域方法結(jié)果更接近試驗(yàn)值；在整車60kph 工況仿真中，PQ 方法流體通過風(fēng)扇后呈水平流動。1 概述 目前，在風(fēng)扇仿真中多使用MRF 域方法，由于扇葉模型的復(fù)雜性及網(wǎng)格處理精度問題，某些工況仿真準(zhǔn)確性降低；PQ 方法簡化了風(fēng)扇模型，通過模擬壓升來代替扇葉作用，減少由于扇葉精度低對仿真結(jié)果的影響。

Actran SGNR 模塊，即隨機(jī)噪聲產(chǎn)生和傳播方法。Actran SNGR 方法基于 RANS 的平均流和湍流能量等統(tǒng)計(jì)性的物理量，合成隨時間變化的速度場，從而可以從穩(wěn)態(tài) CFD 結(jié)果中提取氣動噪聲源，進(jìn)行氣動聲場計(jì)算。這種方法具有耗費(fèi)時間短，占用計(jì)算資源較小的特點(diǎn)。

該項(xiàng)目使用穩(wěn)態(tài)多參考系（MRF）方法和k-ω SST湍流模型模擬了一臺典型的離心水泵。通過SIMPLE算法實(shí)現(xiàn)了壓力-速度耦合。MRF區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度為157.08 rad/s（1,500 rpm）。本項(xiàng)目研究了：1）出口葉片角和2）葉片數(shù)量對離心水泵性能的影響。

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)用場景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域的典型場景，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。我們來看下基于SimForge?高性能仿真云平臺的CFD穩(wěn)態(tài)計(jì)算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。

本案例利用Fluent中的MRF模型，對螺旋槳敞水水動力性能問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對螺旋槳的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡單演示，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。

計(jì)算得到的性能曲線較試驗(yàn)所測值偏小5%-10%，在可接受的范圍之內(nèi)，模擬和試驗(yàn)靜壓隨流量的變化趨勢基本相同。故認(rèn)為本文所采用的數(shù)值模擬方法、邊界條件的設(shè)置都是合理的，數(shù)值模擬結(jié)果是可靠的。

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)用場景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域的典型場景，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。我們來看下基于“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺”的CFD穩(wěn)態(tài)計(jì)算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。

圖3：為該離心泵模擬導(dǎo)入了三個獨(dú)立的幾何模型：泵殼體、葉輪和旋轉(zhuǎn)區(qū)。 在該案例中，幾何模型作為三個實(shí)體導(dǎo)入；葉輪的體積、旋轉(zhuǎn)區(qū)域的體積，以及流體的流動體積。可以認(rèn)為最具挑戰(zhàn)性的部分是葉輪本身，因?yàn)樗遣粩嘈D(zhuǎn)的。為此，考慮了旋轉(zhuǎn)區(qū)的附加體積，并應(yīng)用了多參考系方法（MRF）。 MRF方法是一種簡單且計(jì)算要求較少的方法，可以在不旋轉(zhuǎn)幾何體的情況下分析旋轉(zhuǎn)元件的行為。

整個流場按主要部件劃分為3個計(jì)算區(qū)域，即：1——進(jìn)口模擬管段；2——風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)靜止段加出口模擬管段；3——風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)區(qū)域段，各區(qū)域單獨(dú)生成合適的網(wǎng)格，相鄰的區(qū)域共用同一個面，享用相同的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。其中區(qū)域3為運(yùn)動域。 由于風(fēng)機(jī)模型含旋轉(zhuǎn)的動邊界和靜止不動的靜邊界，因此，旋轉(zhuǎn)葉輪和靜止機(jī)殼之間的耦合采用了多參考坐標(biāo)性模型（MRF）。

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。通過模擬結(jié)果的分析，得出了對氣墊輥設(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，通過中心管設(shè)計(jì)兩端小孔徑大孔距，中間大孔徑小孔距，對空氣在氣墊輥內(nèi)部分配經(jīng)過模擬仿真驗(yàn)證，氣墊輥出風(fēng)風(fēng)速及均勻性滿足使用要求。