即将直播:陕西空天信息科技2022工程师招聘云讲堂(4/7)
- 作者优秀
- 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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导读:用过商用CFD软件算过旋转机械的人应该都知道MRF方法,MRF全称Multiple Reference Frame,简单来说就是用一个圆柱区域包裹住旋转机械,保持旋转机械不动,并让该包裹区域向着转动相反的方向转动,从理论上来说,道理完全没问题,比如计算风机的风量风压性能,这是某个散热风扇的MRF计算和测试结果的对比:直到我用同样的方法去计算空气螺旋桨的时候,误差惊到我了,大于10%是常有的事,后来一搜索才发现,这种大误差的结果大家都遇到过,不信你看(就不放具体论文标题了):(1)哈工大某硕士论文,6500转的时候拉力误差达到了24%
MRF仿真结果:
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658900216006_owhf8r.jpg?imageView2/0)
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658900211361_wvqgb1.jpg?imageView2/0)
(2)某博士写的EI期刊(航空动力学报),拉力和扭矩误差20%![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658900211883_6305nf.jpg?imageView2/0)
这样的例子还有很多,就不一一列举了,当然我也考虑了用动网格的方法,因为是真实转动的模拟,结果当然可控制在5%以内,但是MRF方法在计算效率上是动网格没法比拟的,如果真要计算100个工况,动网格算完估计产品都开发完了。为了解决这个问题,我首先想到的是加大求解域、加密网格和边界层、用密时间尺度去算,但最后都无济于事,直到我在外网上搜到了一篇相关论文“Development of a CFD model for propeller simulation”,该文的主要观点是MRF的圆柱厚度对最终的拉力和功率非常敏感,这个观点跟大部分的风机结论是相违背的,根据MRF理论转动区域是越接近几何越准确,因为在非叶轮区域是不转动的,所以加大MRF尺寸势必会造成误差,一开始我没理解,但是我还是用该方法尝试了一下,结果全部在5%以内,我惊呆了!仔细一想,空气螺旋桨可能还真的需要这么干,在北航刘沛清老师的“空气螺旋桨理论与应用”这本书中,有一个图,桨叶的尾涡非常明显,根据涡流理论这种尾涡对升力有很大影响,再了解一点空气螺旋桨的常规设计参数范围后,就知道空气螺旋桨的叶轮相比风机扭曲的更厉害些,我想这就是空气螺旋桨跟风机的差异所在。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658900215550_rfhkxp.jpg?imageView2/0)
从MRF角度考虑,虽然旋转区域的转动更能带动空气,但在桨叶出风口也有一部分旋转区域,如果把该区域强行设置成非旋转,就会造成失真;当然文章还指出,MRF尺寸影响虽然很大,但是不能忽略求解域尺寸、湍流模型、y 、温度、整体网格质量的影响,也就是说排除这些因素,MRF尺寸优化后,精度才是可控的。很多CAD工具,比如cero、solidworks中的flow simulation也有MRF功能,这种就别谈精度了,因为连y 和湍流模型都没法设置,看看流线图过眼隐到是可以。曾几何时,笔者在仿真秀官网和APP专栏-【CFJ88】独家上架了精品课《轴流风机性能高精度验证和Optislang优化设计》深受用户好评。正值仿真秀2022名企工程师招聘云讲堂来临之际,受仿真秀平台邀请,4月7日20时,笔者将在陕西空天信息科技云讲堂带来《旋转机械CFD仿真及Optislang优化设计》技术分享,感兴趣的朋友可以提前报名:
轴流风机性能高精度验证和Optislang优化设计
第八讲:陕西空天信息技术2022工程师招聘云讲堂-仿真秀直播
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(完)
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