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04 流場分析 下面對設計工況下的風機內部流場進行分析。截取葉輪中間位置的 XY 截面與XZ 截面，網格如圖8所示。

本期選取了CFD領域的典型場景，穩態仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領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穩態計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。

作為旋轉機械仿真中最常使用的模型，MRF 模型計算思路在于：將算法區間分成數個運動相互獨立的子區間，先在各子部分間對流場方程進行求解，通過各部分間的交界面完成流場信息的傳遞。 作為 CFD 模型中唯一運動的旋轉流體域，將其邊界條件設定為 Fluid（流動域）。在 Fluent 軟件中選擇 MRF，并且將風機轉速定義為坐標系的轉速。

這些結果表明，穩態MRF方法可以有效地計算離心風機的流量。雖然目前的計算是對風機內平均流場的合理近似，但可以預見的是，當流體在非常低的流速下開始分解時，流動將變得非常不穩定。因此，穩態MRF方法無法滿足精度要求，需要非穩態（滑移網格）來進行求解計算。

本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。

因此，本文旨在通過Ansys Fluent這一流體力學數值模擬軟件，對吹膜旋轉牽引氣墊輥的出風均勻性進行數值模擬研究，為改善吹膜工藝提供理論指導，通過科學設計手段拓寬氣墊輥設計思路并提升優化設計效率。1 研究方法數值模擬可以提供詳盡的流場信息，包括速度分布、壓力分布、溫度分布等，幫助我們深入了解氣墊輥內部的流動行為。

基于Fluent風沙兩相流路基周圍流場數值模擬分析 本課程基于Fluent風沙兩相流路基周圍流場數值模擬分析，從建模到網格劃分，以及相關設置進行了講解，并運用tecplot軟件進行了后處理；其中許多點作者花費了大量時間進行理解，例如風速輪廓線的設置以及求解設置中相關參數的取值，讀者可在本課程基礎進行拓展延申，節省前期大量時間，使得可以讓許多時間花費在研究上。

Actran SGNR 模塊，即隨機噪聲產生和傳播方法。Actran SNGR 方法基于 RANS 的平均流和湍流能量等統計性的物理量，合成隨時間變化的速度場，從而可以從穩態 CFD 結果中提取氣動噪聲源，進行氣動聲場計算。這種方法具有耗費時間短，占用計算資源較小的特點。

Wall：選擇風機外表面，設為壁面。命名沖突處理，若出現“Duplicate Named Selection”錯誤，需檢查名稱是否重復，并在模型樹中刪除冗余組。軟件會自動創建接觸，無需單獨設置即可，流場會自動識別為接觸面。 關閉該模塊進入fluent模塊，雙擊對應模塊即可進入流體模塊。 3.

本期選取了CFD領域的典型場景，穩態仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于“神工坊”高性能工業仿真平臺”的CFD穩態計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。

對于有管道的風機系統，可以在管道中加裝消 音器，以消除或降低風機中的旋轉噪聲或者部分寬頻噪聲。 （9）基于被動噪聲控制中的共振式吸聲原理，利用穿孔板來達到降噪的目的。根據這個原理，考慮在散熱風扇的葉片上打孔，改變氣流的流向，形成等效聲容，減小噪聲。5 典型案例5.1 風扇、風機噪聲案例下圖是利用Actran軟件預測軸流風扇噪聲的案例示意圖。

對撞擊流式反應器的研究目前也相當成熟，利用數值模擬方法對撞擊流式反應器進行流場分析是常用的技術手段。利用FLUENT軟件對某撞擊流反應器進行數值模擬。通過數值模擬手段對其幾何結構進行優化，探索得到其最優的結構參數。以某結構參數的反應器為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了反應器內部的流場特性，以云圖和流線方式顯示反應器內部流場的速度分布和壓力分布。

然后通過附加case文件的方式，將內部流場網格導入。由于是瞬態求解問題，此處設置為瞬態態計算模式。4.2 滑移條件設置其他的條件設置與Fluent MRF 旋轉機械（一）一致，因此相同的設置不再闡述，僅有內部流場網格部分不一致。因此對內部流場網格進行了重新設置。4.3 計算設置進行初始化，以0.0001s的時間步長進行計算。

通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了多通道裝置內部的流場特性，以云圖方式顯示了多通道裝置內部流場的速度分布和壓力分布。在仿真過程中，首先建立多通道裝置的三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網格劃分。隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用層流模型來描述流體的流動特性。

整個流場按主要部件劃分為3個計算區域，即：1——進口模擬管段；2——風機機殼內靜止段加出口模擬管段；3——風機葉輪旋轉區域段，各區域單獨生成合適的網格，相鄰的區域共用同一個面，享用相同的網格節點。其中區域3為運動域。 由于風機模型含旋轉的動邊界和靜止不動的靜邊界，因此，旋轉葉輪和靜止機殼之間的耦合采用了多參考坐標性模型（MRF）。

PQ 方法輸入試驗測得的PQ 曲線，軟件通過插值法得到工作點的數據，導致0Pa 誤差大，但中間數值誤差很小。PQ 方法擺脫了對扇葉形狀的依賴，試驗PQ 數據足夠精確時，精度高于MRF域方法。4 PQ 與MRF 域機艙流場分析圖3（a）和（b）分別為PQ和MRF 域仿真60kph 機艙風扇后流線示意圖。

</p><p>2）選擇求解器：選擇合適的CFD求解器，如ANSYS Fluent、CFX、STAR-CCM+等，進行流場計算。</p><p>3)穩態計算：首先進行穩態計算，使流場達到穩定狀態。這有助于快速評估風機的基本性能，并為后續瞬態計算提供初始條件。</p><p>4)瞬態計算：在穩態計算的基礎上，進行瞬態計算以捕獲流場的動態特性。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流動。

首先在SpaceClaim中刪去一些細微特征以保證后續得到質量較高的網格。模型關于xy平面對稱，為減少計算網格數量，在抽取流體域之后取1/2模型為計算區域。同時在料滾周圍創建一個圓柱作為MRF(Multi-Reference Frame)方法的空氣旋轉域和靜止域的邊界，后續將在旋轉域中使用一個轉速為52rpm的旋轉坐標系。最后將旋轉與和靜止域之間進行共享拓撲，確保網格共節點。

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行了仿真計算。該案例僅對螺旋槳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。本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。

雖然目前的計算是對風機內平均流場的合理近似，但可以預見的是，當流體在非常低的流速下開始分解時，流動將變得非常不穩定。因此，穩態MRF方法無法滿足精度要求，需要非穩態（滑移網格）來進行求解計算。 圖六：中等流速下的靜壓等值線 圖七：中等流速下中間平面上的速度矢量