Workbench中快速進行旋轉(zhuǎn)機械設計計算
2016-10-06 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
ANSYS workbench中提供了一系列模塊可以幫助用戶快速進行旋轉(zhuǎn)機械的設計與計算,這些模塊包括:BladeGen、TurboGrid、CFX等。在較新的workbench版本中,還將各種類型的旋轉(zhuǎn)機械設計進行了包裝,如Vista AFD、Vista CCD、Vista RTD、Vista TF等。
Vista AFD:主要用于軸流風扇(Axial Fans)初始設計
Vista CCD:主要用于離心壓縮機(Centrifugal Compressors)初始設計。
Vista RTD:主要用于徑流透平(radial inflow turbines)初始設計
Vista TF:用于對旋轉(zhuǎn)機械流線曲率分析。該程序允許用戶在設計初期快速更新徑向葉片組(泵、壓縮機與透平等)
本次以一個具體實例演示旋轉(zhuǎn)機械的設計過程。
1、添加Vista CCD模塊
從Toolbox中添加Vista CCD模塊,如圖1所示。
圖1添加Vista CCD
2、設置CCD屬性
雙擊A2單元格進入CCD的Blade Design,如圖2所示。
圖2 CCD設計面板
如圖2所示,CCD設計主要包括三部分:Aerodynamic Data、Gas Properties及Geometry。
其中Aerodynamic data中主要進行離心壓縮機進出口工況設計。包括流量、壓縮機轉(zhuǎn)速、進口條件等。
Gas Properties主要用于工質(zhì)定義,用戶可以選擇已有的工質(zhì),也可自定義工質(zhì)。
Geometry用于幾何定義。
本次主要在于演示,不更改參數(shù),所有參數(shù)使用默認。
參數(shù)定義完畢后可以點選【Calculate】按鈕,然后點選【Close】按鈕關閉窗口返回工程面板。從圖3可以看出A2單元格已完成更新。
3、進入BladeGen
右鍵點擊A2單元格,選擇菜單【Create New】>【BladeGen】,可將定義的數(shù)據(jù)以BladeGen打開。如圖3所示。
圖3創(chuàng)建BladeGen
其實這里也可以選擇Geometry用DM打開。
4、插入TurboGrid模塊
工程面板如圖4所示,可以看到面板中新添加了模塊BladeGen。用戶可以通過雙擊BladeGen進入該模塊中對幾何進行修改。我們這里不修改。
在B2單元格上點擊右鍵,選擇菜單【Transfer Data to New】>【TurboGrid】向面板中添加TG模塊。如圖4所示。
用戶也可以右鍵選擇B2單元格,選擇菜單Create New Blade CFD Mesh進行網(wǎng)格劃分,不過采用此方法默認是使用四面體網(wǎng)格劃分。
本例使用TG模塊進行六面體網(wǎng)格劃分。
圖4加入TurboGrid模塊
此時工程面板中的模塊列表如圖5所示。
圖5面板中的模塊列表
5、進入TurboGrid模塊進行網(wǎng)格劃分
雙擊C2單元格進入TG模塊。
先以整體觀察幾何,如圖6所示。該壓縮機帶有副葉片,實際計算幾何只是其中的一個周期結構。如圖7所示。
圖6整體幾何模型
圖7計算幾何
如圖8所示。
雙擊樹形菜單上的【Topology Set】節(jié)點,彈出設置框。
設置【Placement】選項為Traditional with Control Points,設置【Method】為H/J/C/L-Grid,勾選Include O-Grid,設置【W(wǎng)idth Factor】為0.15,其他參數(shù)默認設置。點選【Apply】按鈕。
右鍵點擊【Topology Set】節(jié)點,選擇【Suspend Object Update】菜單。此時會對Hub面與Shroud面進行網(wǎng)格劃分。如圖9所示。
此時在Layers節(jié)點下的Hub與Shroud網(wǎng)格可能不滿足質(zhì)量要求(會呈紅色顯示),如圖10所示。我們需要對其進行節(jié)點調(diào)整。
圖8拓撲定義圖9解除中斷
圖10錯誤信息
網(wǎng)格節(jié)點調(diào)整完畢后,Layers節(jié)點下不存在紅色,選擇菜單【insert】>【Mesh】生成計算域網(wǎng)格。此時可以關閉TurboGrid,退回至工程面板中。
6、將網(wǎng)格文件輸出至CFX計算
如圖11所示,右鍵單擊C2單元格,選擇菜單【Transfer Data To New】>【Fluid Flow(CFX)】可添加CFX模塊到工程中。
圖11添加CFX模塊
如圖12所示。
圖12模塊
雙擊D2按鈕,進入CFX前處理。
(1)設置為Turbo Model
點選菜單【Tool】>【Turbo mode...】進入Turbo模式。Basic Settings如圖13所示。
圖13基本信息設置
設置Machine Type:Centrifugal Compressor
設置旋轉(zhuǎn)軸為Z軸,采用穩(wěn)態(tài)計算。點擊Next進入下一步計算。
(2)區(qū)域定義
如圖14所示,點擊R1后,進行下方屬性設置,這里設置壓縮機轉(zhuǎn)速90000RPM。
圖14區(qū)域設置
-
如圖15所示。設置邊界條件為流量入口,靜壓出口。
設入口流量0.6kg/s,出口靜壓為0。
參考壓力為1atm。
圖15邊界設置
點選按鈕【Next】進入下一步操作。
下一步為Interface定義,無需過多的操作,軟件自動幫我們定義好了。繼續(xù)下一步。
進入每一單獨邊界的定義,無需過多操作,已自動定義好了,繼續(xù)下一步。
點擊Finish按鈕完成模型定義工作。其他求解控制項可以自行設置。
此時可以關閉CFX。返回工程面板。
7、進行計算
雙擊D3單元格,進行計算。
計算完畢后即可進入CFD-POST進行后處理。
8、后處理
對于旋轉(zhuǎn)機械后處理,CFD-POST提供了方便的處理宏能自動完成后處理工作。雙擊D4
【File】>【Report】>【Report Template...】彈出圖16所示對話框。
圖16選擇后處理模板
選擇報告模板Centrifugal Compressor Report,點選【Load】按鈕加載此模板。
CFD-POST會自動進行后處理工作,輸出相應的計算統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及圖形圖表。
Report生成完畢后可以點選Report View標簽查看報告內(nèi)容。
OK,到此結束。
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