[案例分析]STARCCM+入门系列之——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：

图1 风机的计算域

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。

    （2）右键点击Continua中的mesh1，选择select meshing models，选择surface remesher；

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

    （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 target size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 surface mesh按钮，生成面网格；

    （5）右键continua→new→mesh continuum，右键continua下面新出现的mesh2，选择多面体网格和棱柱层网格；

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

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

    （8）右键region1，选择split by topology，在出现的对话框中点击ok，把流体域劈分为5个。

    （9）删除不是流体域的region1 3和region1 4，剩下的流体域重命名为intube，rotate，woke；

   （10）右键intube→feature→new feature curves→mark edges，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；

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

   （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；

   （13）点击mesh→generate volume mesh，生成体网格；

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；

（2）右键tools→coordinate systems→laboratory→local coordinate 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；

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

（5）右键reports→news reports→mass flow averaged，在mass flow averaged 1属性框的field function 中选择 total pressure，在parts中选择outlet；监控出口的总压；

    （6）右键reports→news reports→moment，在moment 1属性框的parts 中yepian和yelunpan，坐标系中选择局部坐标系；

     （7）右键moment1和mass flow averages，选择create momitor and plot from reports，；

（8）求解器设置最大计算步数为10000，其余按照默认；

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

     （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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