旋转系 — CAE用语解释
旋转系
旋转坐标系中的CFD分析手法
在泵和风扇的CFD分析中,有一个"旋转系(MRF)"的设置,这是做什么的呢?
Moving Reference Frame(MRF)法是将旋转的叶轮(叶片·转子)周围的区域视为旋转坐标系的手法。在旋转坐标系中,虽然要添加科里奥利力和离心力等虚拟力,但旋转体可以视为静止。这样就可以进行稳态计算,大幅降低计算成本。
MRF与实际旋转网格的方法(滑动网格)有什么区别?
MRF是将旋转体近似为静止状态的稳态分析,假设周向流动是均匀的。滑动网格(Sliding Mesh)是按时间步实际旋转网格的非稳态分析,可以准确捕捉转子和定子之间的相互作用。通常的做法是先用MRF掌握趋势,当需要更高精度时再用滑动网格进行验证。
泵和风扇设计中的应用
具体在什么机械的CFD分析中使用?
离心泵、轴流风扇、压缩机叶轮,燃气轮机的压缩机级和涡轮级,直升机转子,风力涡轮机等都是典型例子。在FLUENT中,可以作为"Multiple Reference Frame"来为各个区域设定旋转速度。对于旋转速度变化的升速/降速条件,需要使用滑动网格。
在旋转机械的CFD中,性能评估使用什么指标?
对于泵,需要计算扬程(Head)、流量(Q)、效率(η)的H-Q特性曲线,并与泵制造商的实测值对比。对于风扇,计算静压-流量特性;对于风力发电机,按风速计算功率系数Cp。通过将CFD与实际试验相关联,可以提高新设计的性能预测精度。
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