SJ-CF-18-2012-冷却风扇CFD分析规范.doc

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编号

SJ-CF-18-2012

代替

规范等级

二级规范

XXX股份有限公司内部技术规范

冷却风扇CFD分析规范

CFDRegulationforCoolingFanAnalysis

2012-08-20制定

XXX股份有限公司发布

前言

本规范是为冷却风扇CFD分析而建立的，通过该规范达到冷却风扇CFD分析标准化的目的。

本规范由汽车工程研究总院法规标准所管理；

本规范由汽车工程研究总院CAE所负责起草；

冷却风扇CFD分析规范

1范围

本规范规定了进行车用冷却风扇流量分析及噪声分析的内容。

本规范适用于XXX汽车股份有限公司开发的各车型冷却风扇CFD分析。

2冷却风扇流量CFD分析

冷却风扇流量CFD分析包括网格的导入、湍流模式的选择、边界条件设置、其它计算参数设置及结果的后处理，具体如下：

2.1网格的导入

导入网格时可通过read的方式，也可通过import的方式，下面以FLUENT导入.nas文件为例介绍如何导入网格，如图1所示。

图1FLUENT导入.nas文件

如图1所示，只要选择好路径及文件即可导入相应网格。

网格导入后需确定计算域的范围是否正确，如果不正确，可通过在软件中选用合适的单位以调正确。

2.2湍流模式的选择

冷却风扇流量CFD分析时需选择湍流模式，推荐使用RNG模式。

2.3边界条件的设置

边界条件的设置包括进出口边界条件的设置及旋转域的边界条件的设置。

进出口边界均设为压力边界，湍流指定方法时选择IntensityandHydraulicDiameter。

旋转域设置的关键是设置其旋转中心、旋转轴、旋转方式及旋转速度，如图2所示。其中：

旋转中心及旋转轴在建模时便已确定；

旋转方式，稳态计算时选择MovingReferenceFrame；

旋转速度根据其它部门输入确定或者分析者自行确定。

图2旋转域的边界条件设置

2.4其它设置

设置完边界条件后还需做一些其它设置。

⑴设置interface，冷却风扇流量CFD分析时计算域有动域和静域，两域连接的地方需设置interface。

⑵设置求解控制参数，求解控制参数一般包括：压力--速度耦合方式、松弛因子及离散格式。FLUENT中的求解控制参数设置如图3所示。

图3求解控制参数的设置

注意事项:压力的差分格式应选用PRESTO!

⑶设置监控。

监控的设置主要包括残差(Residual)监控的设置及面上物理量监控的设置。

FLUENT中各量的Residual的默认值为0.001，建议均改为0.00001。

由于冷却风扇CFD分析时非常关心的一个量为风扇流量，因而设置监控面上物理量时一般监控出口面的质量流量。

2.5后处理

冷却风扇流量CFD分析主要输出结果：风扇流量，统计方式如图4所示：

图4风扇质量流量统计

3冷却风扇噪声CFD分析

冷却风扇噪声CFD分析包括计算设置及后处理两部分。

3.1冷却风扇噪声CFD分析的计算设置

冷却风扇噪声CFD分析需在前述流量CFD分析的基础上做如下计算设置：

⑴由稳态计算改为瞬态计算并选用二阶差分格式；

⑵湍流模式由RNG改为LES；

⑶噪声计算模式的选择、声源的选择及声音接收点的设定，如图5所示。

噪声计算模式选为Ffowcs-WilliamsHawkings模式；

声源选择为叶片及叶片后的支架；

为与试验比较，声音接收点为风扇轮毂中心正前方(来流方向)一米处。

图5噪声计算设置

⑷旋转域的旋转方式由MovingReferenceFrame改为MovingMesh；

⑸压力--速度耦合方式由Simple改为PISO；

⑹设置压力监测点并将其命名为monitor，如图6所示。

图6监测点设置及命名

设置压力监测点的目的是为了通过监测该点的压力变化判断计算的收敛情况，该点一般设置为出口面中心线上离出口面约5个网格距离处。

⑺监测上述monitor的静压变化。

完成上述设置后即可开始计算噪声，其设置如图7所示。其中：

时间步长的设置跟所想捕捉的最大声频率相关，如果最大声频率为f，则时间步长取为1/(2f)，当想捕捉的最大频率为5000Hz时，时间步长取为0.0001s；

为了便于得到风扇频谱及总声压级，总时间步数应该至少大于风扇旋转两圈所需的时间步数；

每时间步内的最大迭代次数