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【Fluent案例07】HVAC风机参数化分析

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HVAC风机为一般的加热、冷却、通风或部件冷却提供经济的空气输送。典型的应用包括汽车鼓风机、冷却温室、木材和玉米炉的鼓风机、小型建筑的通风、冷却电气外壳和除去机械中的热量。          
案例演示了利用ANSYS Workbench、ANSYS Fluent和ANSYS CFD-Post对暖通风机进行参数化研究以使用ANSYS Workbench中的设计点再现风机的特性曲线。            
         

案例描述

1

       
       

     
假设风机在一个恒定的密度ρ=1.225Kg/m3恒温工况下运行。风机进口直径为150mm,出口截面为100*100mm。叶片的数量是44,风机转速为3600rpm。在这种情况下,空气以150(200,300,400)CFM的流量作为输入参数进入风机,预测风机系统在多个设计点的性能。    


Fluent设置

2

       
       

     
  • 启动workbench 2020R1,如下图所示操作。

  • 启动Fluent 2020R1,如下图所示。

   

  • 启用湍流模型,如下图所示。

  • 更改角速度单位,如下图所示。

  • 设置旋转计算域,如下图所示。

  • 当模型导入Fluent之后,所有的壁面在相应的参考系中默认都是静止的。而wall-fluid_rotating和wall_inlet是属于MRF区域(fluid_rotation)的边界。因为它们实际上需要在绝对速度为零的情况下保持静止,所以这个需要修正,如下图所示。


  • 设置输入参数,并定义入口边界条件,如下图所示。

  • 设置输出参数dm与db,如下图所示。


  • 定义Solution Methods,如下图所示。

  • 确保设置Solution Initialization为Hybrid Initialization。

  • 输入迭代步数300,保存项目,关闭Fluent。

workbench设置

3

       
       

     

暖通风机制造商主要使用CFM(立方英尺每分钟)体积流量单位,因此我们需要在workbench中转换单位。

  • 双击Parameter Set进入参数设置界面。

a.创建一个名为CFM的新输入参数。

在Outline of All Parameters下的New input parameter下输入P4,CFM作为参数名,Value输入150。

b.创建CFM到Kg/s的换算系数tmp

New input parameter下输入P5,tmp作为参数名,单击New expression框,转到底部窗口中的Properties of Outline,在表达式行(B3)中,输入1.225*pow(12.0*0.0254,3.0)/60。

c.将ANSYS Fluent参数mfr与CFM相关联。

单击Outline of All Parameters下的单元格C4,然后在B3的Properties of Outline下,将值1替换为(P4*P5),单位不变[Kgs^-1]。转换后的质量流量现在更新为0.08672Kg/s等于在1.225 Kg/m^3密度下150 CFM。

  • 在workbench中保存项目。

  • 在Workbench中,单击主菜单中的Update Project按钮。可以通过单击workbench右下角的Show progress按钮来查看计算进度。

  • 计算结束后,查看质量守恒情况,误差小于1%。

速度迹线

创建设计点并更新计算,后处理

4

       
       

     
  • 创建CFM设计点,如下所示。

  • 点击Update All Design Points进行更新求解。

  • All Design Points求解完成。

  • CFD-post后处理。

  • 逆时针分别是设计点1:200CFM,设计点2:300CFM,设计点3:400CFM。

壁面静压的等高线图比较


速度大小迹线和壁面静压的等高线图

速度矢量图(z=0.05m)

模型链接

来源:CFD仿真区
FluentCFD-PostWorkbench湍流汽车建筑暖通ANSYS电气
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-13
最近编辑:1月前
濮小川CFD
硕士 心不唤物,物不至!
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