STAR CCM 案例｜凸轮鼓风机

本文演示利用STAR CCM 中的重叠网格模拟凸轮鼓风机的内部流场。

1 问题描述

计算模型如下图所示。空气通过入口进入计算域，在经过旋转的凸轮（二者均以 500 rpm 的角速度反向旋转）后，从出口流出。

 

2 STAR CCM 设置

• 启动STAR CCM ，新建Simulation

2.1 导入网格

• 利用菜单File > Import > Import Volume Mesh 导入计算网格lobeBlower.ccm

几何模型如下图所示。注意观察三个区域的设计。注意在转子运动过程中，转子壁面不允许碰触到背景网格的壁面，也不允许转子壁面相互碰触。

2.2 选择模型

• 右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ，点击弹出菜单项Select Models… 打开模型选择对话框

• 选择以下物理模型
• Three Dimensional
• Gas
• Segregated Flow
• Ideal Gas
• Segregated Fluid Temperature
• Implicit Unsteady
• Turbulent
• K-Epsilon Turbulence

选择完毕后的对话框如下图所示。

2.3 定义旋转

• 右键选择模型树节点Tools > Motions ，点击弹出菜单项New → Rotation 新建旋转运动

• 如下图所示指定旋转轴与转速

• 相同方式创建另一个运动Rotation 2，指定旋转轴、旋转原点及旋转速度

• 指定Lobe1的运动为Rotation

• 指定Lobe 2的运动为Rotation 2 ，如下图所示

2.4 创建重叠网格区域

• 选中节点BG与Lobe1，点击鼠标右键，选择弹出菜单项Create Interface → Overset Mesh 创建重叠区域

• 相同方式创建BG与Lobe2 以及Lobe1与Lobe2 ，一共创建3对重叠区域，如下图所示

• 同时选中Interfaces下的所有节点，如下图所示，点击鼠标右键菜单项Edit… 打开设置对话框

• 如下图所示设置参数

2.5 定义重叠拓扑

重叠拓扑设置指示重叠孔切割算法仿真过程中搜索重叠边界的位置。此处，封闭凸轮的两个重叠区域并未完全被重叠边界包围。顶部和底部边界均为壁面边界。因此，孔切割算法需要重叠边界显示为闭合的方向。

• 选中节点Lobe1及Lobe2，点击右键菜单项Edit… 打开设置对话框

• 设置如下图高亮区所示参数

2.6 设置边界重叠属性

• 同时选中三个区域中的bottom及top边界，点击右键菜单项Edit… 打开设置对话框

• 如下图高亮位置所示进行设置

• 选中区域Lobe1及Lobe2中的bottom及top边界，点击右键菜单项Edit… 打开设置对话框

• 如下图所示设置参数

2.7 边界条件

本案例的边界条件采用默认参数。入口指定为总压0 Pa，出口指定为静压0 Pa。

2.8 设置计算参数

• 指定时间步长为4e-4 s

• 指定分区方法为Per-Region

• 指定最大内迭代次数为10

• 指定最大物理时间为1 s

• 点击菜单Solution → Run 进行计算

3 计算结果

算了一段时间就停了。

• 监控出口流量，可以看到出口流量周期性波动。

• 速度分布

 

注：本案例为STAR CCM 的随机案例，留此备后期查阅。文件就懒得上传了。其实这个算例最麻烦的地方还是几何准备上，其他操作都比较简单。

”

（完毕）