Fluent离心风扇仿真案例操作详解-3.求解计算

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了使用FLUENT软件进行风扇仿真计算的过程。首先，在FLUENT仿真流程中，需要更新网格并设置求解精度、串/并行等参数。接着，在Models中选择湍流模型和近壁处理方法，在Cell Zone Conditions中定义风扇的旋转轴和转速，在Monitors中设置力矩监视。在求解计算过程中，需要设置迭代次数，并监视残差收敛曲线和风扇的力矩值曲线。如果计算域选取不合理，可能会导致压力边界有回流产生，需要采取相应措施改进计算。最后，在Solution Initialization中初始化流场，并在Run Calculation中开始求解计算。

第三部分：求解计算

3.1 在FLUENT仿真流程中，鼠标右键点击Mesh，选择Update。

3.2 在FLUENT仿真流程中，鼠标右键点击Setup，选择Edit，启动FLUENT Launcher界面，选择合适的单/双求解精度、串/并行等设定，点击OK。

3.3 在Models --> Viscous中，选择湍流模型为Realizable k-epsilon，近壁处理为Enhanced Wall Treatment。（或依据经验选择更加合适的湍流模型和近壁处理方法）

3.4 在Cell Zone Conditions中，选中旋转域fluid-inner，点击Edit按钮打开Fluid面板进行编辑，勾选Frame Motion选项，使用一个点和一个矢量方向的方式定义风扇的旋转轴。定义风扇的转速为1000 rpm。（转速单位默认是rad/s，可以在Define --> Units --> angular-velocity中修改）

由于风扇的转轴通过坐标原点，因此Rotation-Axis Origin定义为(0,0,0)点。观察风扇扇叶，已知在下图所示的视角中，绿色的风扇叶片应该是做逆时针方向旋转，那么依据右手法则，右手的四指指向X轴正向，弯向Y轴正向，此时右手拇指所指方向即为转轴矢量，也即是Z轴正向。因此Rotation-Axis Direction定义为矢量(0 0 1)。（如果图中风扇做顺时针方向旋转，那么相应的转轴矢量为(0 0 -1)）

3.5在Boundary Conditions中，修改inlet边界类型为pressure-inlet，保持默认的相对压力为0的条件，其余的参数也保留默认值；修改outlet边界类型为pressure-outlet，保持默认的相对压力为0的条件，其余的参数也保留默认值。

3.6在Models --> Boundary Conditions中，修改inner-mrf和outer-mrf的边界类型为interface（默认类型是wall）。在Mesh Interfaces功能中，创建名为mrf的Mesh Interface，在Interface Zone 1中选择inner-mrf，在Interface Zone 2中选择outer-mrf，点击Create按钮。

3.7 在Monitors中，选择Moment并点击Edit按钮，在Moment Monitor面板中，Moment Center和Moment Axis按照下图数据输入，定义监视风扇的力矩值，可以用来帮助判断计算是否收敛。

3.8 其余求解器等参数保持默认值，如有必要，可做相应修改。

3.9 在Solution Initialization中，点击Initialize，使用默认值初始化流场。

3.10 在Run Calculation中，设定Number of Iterations为500。保存Project后，点击Calculate开始求解计算。（注意，如果之前是使用串行模式打开，可以先关闭fluent，再重新打开FLUENT仿真流程中的setup时选用并行模式）

计算过程中可以监视残差收敛曲线和风扇的力矩值曲线。

从曲线中可以看出，收敛情况并不理想，而且输出窗口中一直提示压力边界有回流产生，这是因为计算域的选取不合理造成的。相关改进计算的办法后述。