基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真

前向多翼离心风机作为一种,流量大,风压大的风机种类,常用于空调,吸油烟机等家用电器中,本案例使用STAR-CCM+中的多参考系(MRF)模型计算前向多翼离心风机的流场。

1、问题描述

本案例仿真的前向多翼离心风机为双向进气,转速为1000rpm,在计算时把进口设为大气压,出口相对压力设为0,计算域如图1所示:

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图1


2、几何与网格

(1)本案例的几何网格采用从外部导入的方法,启动STAR-CCM+软件,点击file→Import→Import surface mesh,选择准备好的stl面网格文件,选导入界面,选择create new region,把单位改为mm,其余默认,点击ok即可:

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图2


(2)右键点击Continua中的mesh1,选择selectmeshing models,选择surfaceremesher;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图3


(3)右键mesh1→reference values,在base size中中填写面网格的总体控制尺寸20mm;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图4


(4)勾选region→region 1→dianji→mesh condions→custom surface size,在下面的mesh values→surface sizes中填入dianji面网格的relative targetsize和relative minmum size;对所有的part进行目标尺寸和最小尺寸进行控制。点击标题栏中的generate surfacemesh按钮,生成面网格;

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(5)右键:

continua→new→meshcontinuum,

右键continua下面新出现的mesh2,选择多面体网格和棱柱层网格;

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(6)在mesh2→referencevalues下面的base sizes中设置和面网格一样的控制尺寸,在numberprism layers 和prismlayer thickness 中设置边界层的层数和边界层总厚度;

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(7)把鼠标放在region→regions上在下面出现的属性对话框meshcontinuum中选择mesh2;

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(8)右键:

region1,选择splitby topology,在出现的对话框中点击ok,把流体域劈分为5个。

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(9)删除不是流体域的region13和region1 4,剩下的流体域重命名为intube,rotate,woke;


(10)右键:

intube→feature→newfeature curves→markedges,在出现的对话框中勾选remark existing edge,重新生成特征线,同样在rotate和woke两个流体域中重新生成特征线;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图10


(11)在intube→boundaries e→inlet→mesh condions→customize prism mesh中选择disable,即进出口不画边界层;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图11


(12)点击interface→outwall,在其属性type中选择baffle interface,即把outwall设置为壁面,不过流体,其余几个交界面的设置如下图;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图12


(13)点击mesh→generatevolume mesh,生成体网格;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图13


3、STAR-CCM+设置

(1)右键:

continua→new→physics continuum,右键continua下面新出现的physics 1,选择相应的湍流模型;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图14

(2)右键:

tools→coordinatesystems→laboratory→localcoordinate systems,选择new→cartesion,建立局部坐标系;


(3)右键:

reference frames ,选择new→rotating,在rotating的属性框中设置转速和局部坐标系;

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(4)设置叶轮流体域的旋转,在region→rotate→physicsvalues中选择rotating;


(5)右键:

reports→newsreports→mass flow averaged,在massflow averaged 1属性框的fieldfunction 中选择 totalpressure,在parts中选择outlet;监控出口的总压;

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(6)右键:

reports→newsreports→moment,在moment1属性框的parts 中yepian和yelunpan,坐标系中选择局部坐标系;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图17


(7)右键:

moment1和massflow averages,选择createmomitor and plot from reports;


(8)求解器设置最大计算步数为10000,其余按照默认;

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(9)在file→auto save,自动保存文件数为1,保存步数为200步;

基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图19

(10)点击计算,开始求解;


4、计算后处理

计算以后的速度矢量和压力云图如下

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基于STAR-CCM+风机界面:双向进气的多翼离心风机的仿真的图21


文章来源有限猿仿真

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