Газодинамический расчет радиального вентилятора. Создание КЭМ

Здесь мы расскажем о создании конечно-элементной модели (КЭМ) для расчета газодинамики радиального вентилятора. Но перед тем, как начать создавать сетку, очень желательно заранее указать в модели с помощью Named Selections, где у расчетных доменов вентилятора вход, а где выход. Это облегчит дальнейшее задание граничных условий в модуле ANSYS Fluid Flow (CFX), потому что по ключевым словам в названиях поверхностей автоматически будут создаваться связи между доменами и указываться граничные условия. Все неназванные поверхности будут определены как неподвижные стенки Wall.

Задание границ доменов

Итак, у нас три домена: статор-ротор-статор, и у каждого домена нужно обозначить входы и выход, кроме того, между ротором и вторым статором (улитка) будут два интерфейса входа-выхода, так как будем учитывать утечку через зазор между ротором и воздухозаборником.

Named Selections

Предлагаем следующий вариант имен Named Selections. Одиночный входной интерфейс будет иметь название in01, где

  • in — сокращенно от inlet, либо out (outlet),
  • первая цифра — порядковый номер пары интерфейсов, либо одиночного интерфейса,
  • вторая цифра — порядковый номер домена, которому принадлежит выделяемая поверхность.

Нумерацию доменов и интерфейсов можно начинать с 0 или 1, как вам нравится. Таким образом, если самый первый интерфейс имеет название in01, то связь первого и второго домена будет происходить через поверхности out11-in12, то есть связь доменов 1 и 2 происходит через пару интерфейсов 1. Связь ротора и улитки радиального вентилятора будут иметь связи: out23-in22, out32-in33, то есть газ может идти по кругу через 2 домена. Имя выходной поверхности из вентилятора будет иметь название out43.

Named selections

Создание конечно-элементной модели газа радиального вентилятора

Автоматическая сгенерированная сетка для расчета не подходит, потому что, как минимум, из-за таких размеров элементов расчет будет очень неустойчивый. Необходимо хотя бы привести к одинаковому размеру элементы на переходе между доменами. При расчете параметры газа в каждом элементе будут осредняться и передаваться в ближайшие элементы следующего домена, соответственно, чем мельче элементы, тем плавней будет газ проходить границу доменов. Минимальный размер элементов зависит только от вычислительной мощности вашей машины.  На неподвижные стенки желательно применять Inflation сетку, чтобы улучшить градиент скоростей возле стенок, ведь там имеется погранслой с почти нулевой скоростью потока на стенках. И, наконец, немного измельчите сетку на стенках лопаток, а также добавьте Inflation. Все это необходимые шаги, чтобы получить конечно-элементную модель газа, достаточную для запуска расчета и получения приблизительных результатов.

Автоматически сгенерированная сетка
конечно-элементная модель вентилятора
конечно-элементная модель ротора

Таким образом мы создали и подготовили к расчету конечно-элементную модель газа радиального вентилятора!

КЭМ газа радиального вентилятора
<- Создание модели
Настройка расчета ->

Если хотите задать вопросы или же что-то добавить к статье, то смело пишите в соответствующей теме на нашем форуме JustCAE!

Дополнительные моменты

  • После завершения КЭМ и закрытия модуля Fluid Flow (CFX) Meshing нужно обновить данный модуль в ANSYS Workbench для применения внесенных изменений. Да, так бывает, и каждый раз нужно жать Update после внесения любых изменений и закрытия программы Fluid Flow (CFX) Meshing