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1、旋转机械前后处理 Turbo Pre and Post,教程 8,问题描述,下面的简单教程将演示如何在 CFX 前后处理中使用旋转机械模式。 此教程模拟了一个轴流式鼓风机。模型包括一个包含风机叶片的旋转域和叶片上下游两个静止域。 整个轴流鼓风机具有十张叶片。由于模拟具有旋转周期性，我们将只模拟一个叶片通道状况。冻结转子交界面被用于连接旋转域和固定域。,启动 CFX-Pre ，选择 New Simulation 新模拟窗口将被打开 模拟类型选择 Turbomachinery ，点击 OK 选择 File Save Simulation ，存储为 turbo_demo.cfx,旋转机械前处理,设置
2、机械类型为 Fan 选择 Rotation Axis 为 Z 注意浏览器会显示旋转轴 点击 Next ,基本设置,旋转机械模式将使用一种安装向导模式来引领您设置 CFX-Pre 。第一步是基本设置面板：,部件定义,右键点击 Component Definition 中的白色区域，选择 New Component 设置 Type 为 Stationary ，命名为 S1 选择网格文件（Mesh File）为 fan.gtm 展开 Available Volumes 框，设置 Volumes 为 INBlock Main 网格文件包含三个部件，但 S1 只包含其中一个部件 其它设置采用默认,部件定
3、义面板用于导入网格，选择每一部件的转速和设置顶部间隙（如果存在）。先定义第一个固定部件：,部件定义,右键点击 Component Definition 中的白色区域，选择 New Component 设置类型为 Rotating ，命名为 R1 设置转速值为 3000 rev min-1 旋转方向显示在浏览器中 不要选择网格文件。在前面的步骤中已导入了网格，在 Available Volumes 中选择 Passage 展开 Wall Configuration 框，设置机匣和轮毂顶部间隙为 No 此步将设置风机的旋转轮毂边界条件和机匣边界条件,现在定义旋转部件：,部件定义,创建一新固定部件命
4、名为 S2 在 Available Volumes 下，选择 OUTBlock Main 展开 Passages and Alignment frame Passages in 360 和 Passages To Model 数会自动分配 您可以点击 Edit 按钮改变自动分配值或者使用 Theta Offset ，对于此次模拟不需要这样 展开 Region Information 框,定义第二个固定部件：,部件定义,CFX 前处理中的 Region Information 用以识别所关心的网格区域。CFX 前处理将试着自动辨识这些区域，但是某些情况下也许需要手动输入，这取决于在网格文件中是如
5、何为这些区域命名。 CFX-Pre 将使用这些区域自动创建边界条件和域交界面，所以此时检查 Region Information 将节省后面的时间。此模拟不需要做任何改变。,点击 Next 以继续,物理定义,默认的 Fluid, Simulation Type 和 Model Data 对于此次模拟合适 选择 Boundary Template 为 P-Total Inlet Mass Flow Outlet Boundary Template 对于大多数普通旋转机械边界组合提供了快速设置 设置 P-Total 为 0 atm 设置 Mass Flow 为 Per Component ，然后输
6、入 Mass Flow Rate 为 0.04 kg s-1,所有物理设置，包括流体类型，模拟类型，入口和出口边界条件，交界面类型和求解器参数都在此面板设置。,物理定义,改变 Interface Default Type 为 Frozen Rotor 展开 Solver Parameters 框 设置 Convergence Control 为 Physical Timescale ，其值为 1 / 3000 rev/min （选择表达式按钮可输入此值） 如此设置了时间尺度为 1/ ，这里 是风机旋转速度。通常设置时间尺度为此特征时间尺度的某一倍速 点击 Next 以继续,定义交界面,选择每个
7、交界面观察确认交界面已被正确创建 存在两个冻结转子交界面，三个周期交界面和一个叶稍附近的交界面用以连接不同的网格区域 交界面已被正确创建 点击 Next 以继续,在部件定义面板的 Region Information 区域已经自动创建了交界面。,定义边界,选择每一个边界条件观察确认设置正确 选择 Next 以继续,在部件定义面板的 Region Information 区域和物理定义面板信息中也已经自动创建了边界条件,最后操作,设置 Operation 为 Start Solver 点击 Finish,Final Operations 面板允许您进入普通模式，启动求解管理器并退出。 如果您希望
8、使用 CFX-Pre 的其它功能（边界剖面，CEL等），进入普通模式非常有益，但是仍然需要在旋转机械模式下完成大部分模拟设置。,普通模式,如果您已经进入普通模式，使用通常的做法您将观察到所有的域，边界条件和域交界面,求解器和后处理,求解管理器中点击 Start Run 一旦求解运行完毕，在后处理中观察结果,旋转机械后处理,在 CFX-Post 中，将演示以下特点： 自动初始化旋转机械部件 调整旋转区域 使用三维浏览器显示轮毂和叶片 使用 Blade to Blade 浏览器创建矢量图和云图 使用子午面浏览器创建矢量图和云图 使用旋转机械图表和宏指令 使用表格浏览器创建表格并观察,后处理图形界面
9、,点击 Turbo 键 点击 Initialise All Components 对于每一个旋转机械部件，CFX-Pre 将探测哪些区域对应于轮毂，机匣，叶片，入口，出口和周期性区域。CFX-Post 将使用这些信息绘图并制表。您可以手动指定这些区域，或者通过编辑 Turbo 目录中的每一个对象来检查自动指定的区域（部件1（S1）,部件2（R1） 和部件3（S2） 钩选 Three Views 您可以钩选 Single View 和 Three Views 中的任意一个。三个浏览器将是三维浏览器，Blade to Blade 浏览器和子午面浏览器,三维浏览,在 Turbo 目录树中编辑对象 3
10、D View 右图显示了 Details of 3D View 在 Parts to Draw 下，选择 Hub 和 Blade 在 Instancing 下，设置 Domain 为 R1，设置 # of Copies 为 3 ，点击 Apply 接着设置 Domain 为 S1，设置 # of Copies 为 3 ，点击 Apply 最后设置 Domain 为 S2，设置 # of Copies 为 3 ，点击 Apply 三维浏览器将显示每一部件的轮毂和机匣的三分复制,Blade-to-Blade 浏览,创建矢量图： 在 Turbo 目录树中编辑对象 Blade-to-Blade 改变
11、Plot Type 为 Vector 设置 Sampling 为 Equally Spaced ，并设置 # of Points 为 400 点击 Apply A Vector Plot is shown in the Blade-to-Blade View 改变 Sampling 设置，选择 Vertex ，并点击 Apply 速度矢量图将显示,Blade-to-Blade 浏览,在 Details of Blade-to-Blade Plot ，改变 Plot 类型为 Contour ，并选择 Variable 为 Total Pressure in Stn Frame，然后点击 Appl
12、y 用同样的方法创建速度流线图。改变点数为 100 在 Turbo 目录树中双击 3D View 激活 Show Blade-to-Blade plot ，并点击 Apply 以在三维浏览器中显示 blade-to-blade 流线,子午面浏览,在 Turbo 目录树中编辑对象 Meridional 使用 Local Range 生成一压力云图 云图将显示在子午面浏览器中 现在激活 Show Sample Mesh （在 Details of Meridional Plot 底部附近） 网格显示在云图中 这阐明了用于创建子午面图形数据的分辨率,旋转机械后处理,制图和宏指令,在 Turbo 目录
13、树中Turbo Charts 下双击对象 Inlet to Outlet 增加 Samples/Comp. 数到 20 检查一些其它图,可使用制图和宏指令：,制表,在浏览器窗口的底部选择 Table Viewer 键 在 Table Viewer 浏览器的工具栏选择 New Table 按钮 ，采用默认名称 在单元 A1 中敲入：Mass Averaged Inlet Total Pressure 在单元 B1 中敲入方程： =massFlowAve(Total Pressure)S1 Inlet 另外一种选择，您可以使用 Table Viewer 工具栏来插入：Function CFX-Po
14、st massFlowAve ，然后再插入：Variable Total Pressure 等来创建表达式,表格浏览器允许您制表并以 .html ，.csv ，或者 .txt 格式输出。您还可以保存此结果状态，以备后用。接着您将制作一张表格并以 .html 格式输出。,制表,在单元 A2 中敲入：Mass Averaged Outlet Total Pressure 在单元 B2 中敲入方程： =massFlowAve(Total Pressure )S2 Outlet 在单元 A3 中敲入：Omega 在单元 B3 中选择插入：Expression omega ，或者敲入： =omega,制
15、表,在单元 A4 中敲入：Filename 在单元 B4 中选择插入：Annotation File Name Name 在 Table Viewer 工具栏中点击 Save Table 按钮 命名为 axial_table.html 在网络浏览器中打开此文件,旋转机械结果报告,CFX Post 会基于模版自动创建结果报告。可以在若干旋转机械指定模版中进行选择。由于旋转机械结果报告只用于单域的情况，我们将关闭此案例，并重新打开，只加载旋转域。,主菜单中选择 File Close 接着选择 File Load Results. 加载结果文件 turbo_demo_001.res 在弹出的 Dom
16、ains to Load 中选择 R1 （包含叶片的旋转域），并点击 OK 如果域选择器没有出现，在 Edit Options CFX-Post Files 中激活 Show domain selector before load ，然后重新加载结果文件 如果提示加载 Report Template ，点击 No,旋转机械结果报告,主菜单中选择 File Report Report Templates 选择 Fan Report ，并点击 Load 一旦报告生成，点击 Report Viewer 键 浏览报告，观察报告都包含了什么内容,现在生成一风机报告：,旋转机械结果报告,主菜单中点击 Comment 按钮 命名为 User Plots 在 Comment Viewer 中按照下图所示敲入：,您可以在报告中添加您自己的图形，表格，图形和注释。接着您将在报告末尾添加一图形，用以显示叶片通道 50% 翼展上的矢量图。,旋转机械结果报告,切换到 Report Viewer ，并刷新报告 Refresh 按钮在 Report Vi
