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STAR-CCM+对非参数叶轮机械划分结构化网格

梁松月

1年前浏览7740

在涡轮机应用中对流动建模时，精确求解分析需要流动与网格对齐；STAR-CCM+中的涡轮机网格根据用户指定的输入表面和参数生成与流动对齐的结构化网格。

涡轮机网格生成器能够对非参数几何，例如Parasolid的x_t格式，生成结构化网格，解决了涡轮机非参数几何划分结构化网格的问题。

具有轴向叶片的涡轮机应用通常需要一个流向对齐的结构化网格。这种类型的网格具有隐式的连通性和固定数量的顶点或面邻居，从而可以得到更准确的计算结果。

通常情况下，结构化网格具有较低的单元数量，同时可以实现相同的解决方案精度，由于连通性是隐式的，求解器的效率也更高。与结构化网格不同，非结构化网格可以包含任何类型的单元，并且单元之间没有定义的连通性。

在STAR-CCM+中支持涡轮基网格生成，支持轴向叶片几何结构，其中可以包括靠近轮毂或轮罩的尖间隙，即叶片尖端和轮罩之间的间隙，尖间隙可以是恒定的或可变的。

涡轮机械网格操作使用基于椭圆偏差方程的方法生成一个流向对齐的六面体网格。

涡轮机械网格操作需要设置多个参数，这些参数定义了在叶片剖面上、沿着跨度和纵向方向的网格分布。

以Rotor 37压气机片为例，划分结构化网格，Rotor 37几何模型可参考第5章压气机计算获取。

涡轮机网格生成器使用的版本为STAR-CCM+ 2302。

划分边界

使用涡轮机网格生成器，需按照边界对应的方式对边界进行定义。

a) Blade Faces

b) Blade Tip

c) DOWN

d) Inlet

e) Outlet

f) P

g) P1

h) Up

创建接触

将部件分配给区域之前，定义部件之间的几何接触，几何是压气机级扇区，定义封闭扇区的表面之间的周期接触。

为叶片创建涡轮机网格操作。

1.右键单击Geometry > Operations节点，选择New > Mesh > TurbomachineryMesh。

2.在Create Turbomachinery Mesh Operation对话框中，选择Fluid部件，单击OK。

3.选择Turbomachinery Mesh节点，按照表进行设置。

网格部件设置

Properties	Value
Inlet Surfaces	Fluid > Surfaces > Inlet
Outlet Surfaces	Fluid > Surfaces > Outlet
Hub Surfaces	Fluid > Surfaces > Down
Shroud Surfaces	Fluid > Surfaces > Up
Blade Surfaces	Fluid > Surfaces > Blade Faces
Blade Tip Surfaces	Fluid > Surfaces > Blade Tip

在涡轮机网格中可以指定叶片轮廓周围的近壁厚度，即除叶尖表面外的所有叶片表面的第一层网格厚度。在展向设置节点下，轮毂近壁厚度和轮罩近壁厚度允许指定合适的网格分辨率，以解决轮毂和轮罩壁面的边界层问题。此外还可以指定转子叶尖和轮罩壁面之间的间隙的网格特性，叶尖间隙特性中的间隔数定义了转子叶尖和轮罩壁面之间的网格层数。

网格参数

Node	Properties	Value
Blade Parameters	Near Wall Thickness	5.0E-6 m
Blade Parameters	Number of Intervals	200(default)
Spanwise Settings	Number of Intervals from Hub to Shroud	100
	Number of Intervals In Tip Gap	8 (default)
	Hub Near Wall Thickness	5.0E-6 m
	Shroud Near Wall Thickness	5.0E-6 m