【AICFD案例教程】轴流风扇仿真分析

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

1）案例描述

本案例分析的是某轴流风扇，模型包含出口导叶流到和转子流道两部分组成，模拟风扇在入口速度为13.06m/s的工况下，风扇流场流动分布及风扇效率。本案例采用旋转机械向导模式，并结合通用模式与旋转机械专用后处理展示计算结果。

2）网格

六面体网格，网格数量180万。

3）计算条件

入口速度：13.06m/s；出口静压：0Pa；转速：3000rmp；湍流模型：SST k-omega；介质：25°空气。

1）新建工程

① 启动AICFD 2023R2；

② 选择 文件>新建，选择旋转机械，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”，进入旋转机械向导模式。

图2-1 AICFD窗口

图2-2 新建工程

2）模型设置

进入向导模式，选择模型机械类型>Fan，本案例为稳态计算。设置完成，点击“下一步”。

图2-3 模型选择

图2-4 计算域设置

右击 组件>添加组件，创建静子计算域，设置对应计算域，点击“下一步”；

图2-5 计算域设置

设置计算域，边界条件以及求解参数设置，湍流模型采用Standardk-epsilon模型，点击“下一步”；

图2-6  计算域设置

根据模型设置，界面将自动识别交界面，也可以手动修改，点击“下一步”；

图2-7  交界面设置

根据模型设置，界面将自动识别边界条件，也可以手动修改，点击Inlet，Outlet修改进出口边界条件，点击“下一步”；

图2-8  边界条件设置

选择StartSolver，点击“完成”运行求解器开始计算。

图2-9  运行求解器设置

图2-10  选择求解模式

1）监控曲线

查看残差曲线。

图3-1  残差曲线

2）求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解>可视化结果，实现可视化求解结果更新，现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

图3-2 结果更新

3）可视化结果

①压力云图

单击菜单栏后处理>云图，选取位置和变量参数，设置等级参数，点击应用，读取风扇表面压力云图，可以看到在3000rmp转速下的风扇表面压力分布。

图3-3  表面压力云图

4）模型初始化

点击菜单栏后处理>旋转机械模块，进行模型初始化，激活旋转机械后处理模式。

图3-4  激活旋转机械后处理

图3-5  选择初始化结果

图3-6  选择初始化计算域

5）可视化结果

①三维视图

双击场景>三维视图，选取组件和零件，读取风扇3D模型视角。

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图3-7  三维视图

② 叶间平面

双击 场景> 叶间平面，选取组件，类型和变量参数，设置等级参数，点击应用，读取叶间平面压力云图，可以看到在3000rmp转速下，转子叶片对流体做功，流体流过转子叶片后，压力升高。

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图3-8  叶间平面

③ 子午面

双击 场景> 子午面，选取组件，类型和变量参数，设置等级参数，点击应用，读取子午面压力云图，可以看到在3000rmp转速下，风扇与旋转轴垂直的面的压力分布，可以看到流体经转子加功后，压力升高，且能清晰的看出叶片前缘在子午面上的投影。

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图3-9 子午面

④ 图表

双击绘图>叶片载荷，读取叶片载荷表，可以自定义选择X轴与Y轴变量，可以看出压力面的压力高于吸力面压力，前缘处压力最高。

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图3-10 叶片载荷

双击 绘图> 圆周面，读取圆周面图，可以自定义选择X轴与Y轴变量，可以看出压力分布呈周期性变化；

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图3-11 圆周面

双击 绘图>径向曲线，读取径向图，可以自定义选择X轴与Y轴变量，可以看出压力沿径向逐渐增大，符合径向平衡方程；

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图3-12 径向曲线

双击绘图>入口至出口，读取入口至出口表，可以自定义选择X轴与Y轴变量。压力在转子叶片内沿流向逐渐升高，在静子叶片内保持不变；

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图3-13 入口至出口

⑤ 旋转机械曲面

图3-14 旋转机械曲面

⑥ 旋转机械曲线

图3-15 旋转机械曲线