旋转机械建模|01概述

介绍：旋转机械模型的概述。

旋转机械内的流动现象在自然界、工程应用中是非常常见的现象。例如压缩机、涡轮机风扇、泵的旋转腔、密封件、轴承、混合设备流体耦合装置、扭矩转换器空气发动机船用和飞机螺旋桨等等。

计算流体动力学(CFD)现在在这些系统的设计和分析中起着核心作用。

本系列文章主要介绍两方面：

• 旋转机械的建模方法：
• 单个旋转零部件分析；
• 多部件分析（旋转和固定部件的组合）；
• 瞬态方法
• 介绍了对旋转机械问题建模的工作流程
• 研究问题的定义；
• 模型设置；
• 求解过程；
• 后处理（含CFDPost中的特殊叶轮机械模式）    

• 涡轮机
• 压缩机、风扇、泵-主动做功实现流体中的压力或速度上升；
• 涡轮机，风车-被动做功来产生动力或驱动其他机器。

• 搅拌设备
• 用于化学加工的流体（可能是固体）材料的机器；
• 示例：工业混合罐。
• 其他设备：
• 燃气轮机中的盘腔和迷宫式密封；
• 电动机和发电机。

• 轴向机械

通过机械的气流与旋转轴对准，例如：螺旋桨、轴向风扇/压缩机/汽轮机

• 离心机械

通过机械的气流（一般地）垂直于旋转轴，例如：液体泵、离心风机/压缩机、径向水轮机

• 混合流动机械

通过机器的流动介于轴向和离心力之间，例如：混合流量压缩机、油井泵、水推进系统

• 旋转机器通常由多个部件组成，以促进系统中的流动过程
• 示例：多级压缩机：
• 转子叶片通道之后是一个定子叶片通道；
• 转子增加了气流中的涡流（将能量传递到流体中）；
• 定子以最佳的流角引导气流流入转子。下游定子将流量转回子午向，使流量减速，从而增加流量的静压力；
• 全压缩机将包括几个阶段，以达到一个理想的压力上升→多级压缩机

• 示例：液体泵
• 进口导管-引导流向叶轮的部件；
• 叶轮-增加了流体的压力；
• 涡形-收集和扩散流量。

• 单运动参考系分析（稳态）
• 在单个移动参考系中的整个域；
• 静态解。
• 多运动参考系分析（稳态）
• 需要多个部件（例如，额外的叶片行、容积、挡板、支柱等）；
• 冻结转子模型，混合平面模型。
• 多运动参考系分析（非定常）    

小结

• 各种类型旋转机械
• 涡轮机械，混合，等；
• 轴向、离心、混合。
• 各种类型建模方法
• 单运动参考系分析（稳态）；
• 多运动参考系分析（稳态）；
• 多运动参考系分析（非稳态）。