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开天十八匠

新虫 (初入文坛)

[交流] 分享一个轴流转子性能3D计算例子 已有1人参与

1. 对象描述和例子的作用
这个轴流转子风扇,是依据一篇论文中的尺寸设计的。
它用于电脑散热,下面是它的参数:
工质 标准大气
转速 3000
外径 0.072米
内径 0.036米
流路形式 等内外径
流量 43立方米/时
轴向弦长 0.01(根)、0.08(顶)
叶片数 11
静压升 14帕斯卡
风速 4.5米/秒
这里举这个例子是下面方便描述整个性能计算过程。
2. 物理域到计算域
由于是计算风扇的性能曲线,所以需要考虑它的真实环境,在这个基础上做出取舍和简化。
散热风扇通常安装在CPU、显卡、机箱上,有向热源吹的,也有向外吸出的。计算时考虑向热源吹出这种情况,并且将环境空气看作是海平面标准大气。
因为计算风扇的性能,所以将风扇的内外流路向前后延伸,并且进气面为内外流路面上,不考虑环境向内外流路的进气畸变。这样做显然与风扇的实际安装情况不同,但是这也得简化和模型化可以计算风扇自己的性能,这个性能不会因为安装和环境而有影响。如果要考虑风扇应用情况,可以考虑根据某一种安装形式抽象出几何来完整的分网,或者考虑一些进气畸变,也可以结合一些试验数据考虑匹配损失(在工程中推荐此种方法)。在出气方向也要这样考虑。
在转子上,由于尺寸很小,而间隙的影响很大,所以给定了2毫米的间隙。
最后使用AG分出了网格如下图:

3. 计算设置
计算开始之前,使用参数估算雷诺数:
以进口尺寸(高度、外径) 和进口速度估算雷诺数在10000-20000之间;
以转子考虑(轴向弦长、相对速度)估算雷诺数在 6000-12000之间;
所以,这种流动是属于湍流的,同时这个雷诺数并不在自动模化区,计算的性能不具有通用性。最后应该选用湍流NS方程。同时将流体给定为不可压缩的,速度很低。
在湍流模型上,考虑不进行特定区域的流动分析,只是进行性能计算。所以选定了稳定性能和精度教好的SA模型。
在整个计算域内分成三个五个网格块,其中进口段和出口段讲它设置为静止的,这样可以减小转动的壁面的很微小影响,特别是在考虑计算轴向力时,建议尽量将旋转面和实际对轴向力的面选中,其他面不要选择。否则,计算的轴向力是错误的。
剩下的边界条件比较方便了,进口给定总参数、出口给定流量。初值则选用给定常数值,对于低速机械,FINE的旋转模式不是很好用。
先计算一个点,看看结果和基本分析,如果觉得点的负荷不高不低,再以之为基础生成一个perf-curve的计算。
4. 后处理
后处理的流场分析在此略过。说说性能曲线的处理。
在FINE界面可以查看到性能曲线。对于可压缩的显示总压比、对于不可压的显示压升。
这样只能截图,所以如果想保留数据,还是得自己处理。处理的目标文件是.mf文件。可以用自己熟悉的语言编写输入、输出和处理程序。我选用的是PYTHON语言,在FINE界面里面就能执行了。
最后看看一下这个结果:
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李鱼鱼李雨雨

新虫 (初入文坛)

图看不到。。。。
2楼2016-03-28 18:59:02
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开天十八匠

新虫 (初入文坛)

百度的图,需要文章到我QQ空间看吧。5523349

发自小木虫Android客户端
3楼2016-03-29 07:58:21
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