4.6 轴流泵定常、非定常数值模拟.doc

4.6 轴流泵定常、非定常数值模拟 轴流泵内部流场呈现非常明显的非定常周期性特性，本章节基于高质量六面体网格对轴流泵流场进行定常以及非定常计算，以提高收敛精度，缩短计算时间。 4.6.1 网格划分 (1)该泵水力性能参数：流量，Q=8.5m3/s，扬程，H=9.8m，转速，n=297r/min。下图为该泵流体域三维模型。由于导叶与叶轮划分相似且更为简单，而进出口段网格划分比较简单，这里仅对叶轮段网格划分做详细介绍，其它三个流体域段的网格划分在这里不做赘述。 图4-6-1 轴流泵流体域三维模型 （2）新建文件夹 [1]进入ICEM CFD工作界面，【开始】→【所有程序】→【ANSYS 14.5】→【mesh】→【ICEM】。 [2]更改文件路径。【File】→【Change Working Directory】选择几何文件所在的文件夹。 [3]导入几何文件。【File】→【Import Geometry】，选择需要导入的几何文件，见下图。为了大大简化网格划分的工作量，这里仅仅截取了叶轮的1/5流道，后面利用周期复制的功能完成全流道网格划分。 图4-6-2 导入的几何体 [4] 保存文件。【File】→【Save】，以“yl-mesh”命名文件。 (2) 修补几何体 打开【Geometry】下拉菜单，点击【】按钮，对几何体进行修补，如若几何体上的线全为实线，则说明几何为封闭的实体，如若出现黄线，说明几何体并不封闭，存在缺陷，需要对其进行相应的修补。 图4-6- 3 几何修补 （3）建立周期面 [1]通过点命令创建叶轮进水边圆弧的圆心，作为基准点，此时注意要勾选界面左边工具栏中【Geometry】下拉菜单中【Points】左边的方框，在工作界面中显示模型中的所有点。 进水边圆弧圆心 进水边圆弧圆心 图4-6-4 创建旋转周期基准点 [2]单击下图中的【】命令，设置周期基准点及基准轴。 基准点为前面已经建立的那个点；基准轴 基准点为前面已经建立的那个点；基准轴选取旋转轴，这里为Z轴；角度为360/n(n为叶片数)，这里为72度 勾选，定义类型为旋转周期 勾选，定义周期 图4-6-5 定义周期 [3]根据以上章节的步骤，对轴流泵叶片各个面建立相应的Part，所不同的是，这里要对周期面分别建立单独的part，然后建立拓扑，生成三维块，并且首先关联其中一个周期面上的四个端点。 图4-6-6 关联一侧周期面 [4]单击【Blocking】下拉菜单中的【】，然后单击【】，建立对应的周期点，完成另一个周期面上四个端点的关联。 21 2 1 3 3 图4-6-7 创建周期节点 （4）块的划分及 对于复杂几何的结构化网格的划分是一个及其费时费力的过程，其中的关键便是拓扑结构的划分，囿于篇幅的限制，这里仅仅给出块的划分方法，以及关键的操作步骤，具体操作需要读者自己去操作。 图4-6-8 拓扑结构 （5）关联 运用ICEM中各种功能，将相应的拓扑结构上的点、线关联到几何体上，其关联好的图见下图。 图4-6-9 关联图 （6）生成预网格 [1] 打开工作界面左边树形工具栏中的【Blocking】菜单栏，打开预网格功能，并检查预网格质量及数量，如果雅阁比大于0.4，角度大于18度那么便认为网格质量可以接受，另外还要注意网格数量，网格数量不宜过多，否则将大大增加计算时间，网格质量也不宜过少，否则将降低计算精度。 图4-6-10 预网格 （7）生成六面体网格 [1] 待完成所有关联，预网格质量满足要求之后，单击【File】→【Mesh】→【Load from blocking】，生成单流道六面体网格。 图4-6-11 生成六面体网格 [2]删除周期面网格：单击Edit Mesh，打开下拉菜单，单击【】按钮，然后按照图中顺序依次进行直到删除周期面网格。 54，两个对应的周期面32 5 4，两个对应的周期面 3 2