離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)值模擬培訓(xùn)教程

1、離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)值模擬培訓(xùn)教程,NUMECA FINE/TurboTM 7.4_1,目 錄,基礎(chǔ)知識(shí) 離心壓氣機(jī)簡介 CFD技術(shù)簡介 FINE/Turbo軟件簡介 增壓器離心壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子數(shù)值模擬 網(wǎng)格生成 邊界設(shè)定及求解 計(jì)算結(jié)果顯示,離心壓氣機(jī)簡介,增壓器中壓氣機(jī)的任務(wù)是吸收渦輪的機(jī)械功,以提高空氣的壓力,然后經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管將空氣導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī),以達(dá)到增壓目的. 離心壓氣機(jī)由進(jìn)氣道、工作輪、無葉（葉片）擴(kuò)壓器、蝸殼組成。 離心壓氣機(jī)的主要參數(shù)有：轉(zhuǎn)速、壓比、效率和流量等。 離心壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的一般特征： 三維，有粘，非定常 可壓縮，跨音速 多相流動(dòng)，化學(xué)反應(yīng) 傳熱傳質(zhì)，流熱耦合，流固耦合，氣動(dòng)噪聲

2、,CFD技術(shù)簡介,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）是二十世紀(jì)六十年代開始、隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用而得以蓬勃發(fā)展的一門新興學(xué)科。 CFD是在經(jīng)典流體力學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的。 CFD技術(shù)彌補(bǔ)了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的不足，并促進(jìn)了理論和實(shí)驗(yàn)的發(fā)展。 應(yīng)用CFD技術(shù)，在分析、掌握離心壓氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的基礎(chǔ)上，對(duì)其通流部件氣動(dòng)性能進(jìn)行優(yōu)化，是提高產(chǎn)品競爭力的一個(gè)有效方法。,CFD分析步驟,采用數(shù)值方法對(duì)具體的流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行模擬的過程主要分為以下幾個(gè)步驟： 根據(jù)具體流動(dòng)情況和所關(guān)心的問題，建立或選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型； 如歐拉方程，雷諾平均的NS方程，湍流模型等 根據(jù)所選擇的模型，對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)

3、行網(wǎng)格剖分； 選擇對(duì)應(yīng)的流體屬性； 如理想氣體、實(shí)際氣體、水 采用合理的邊界條件； 根據(jù)具體條件或?qū)嶒?yàn)，設(shè)定進(jìn)、出口條件、固壁邊界 流場(chǎng)求解； 選擇數(shù)值方法、收斂準(zhǔn)則等 計(jì)算結(jié)果處理和顯示。 制做各種定性、定量物理量圖線,CFD分析步驟,1. 網(wǎng)格生成,工業(yè)問題,2. 給定流體特性 3. 給定邊界條件,4. 流場(chǎng)求解,5. 數(shù)據(jù)處理及演示,Backflow,CFD求解器數(shù)學(xué)模型,DNS：在非定常條件下求解NS方程及所有尺度的湍流渦旋網(wǎng)格非常密（約為RANS的105倍） LES：在非定常條件下求解“過濾”后的NS方程及最大的渦旋而模擬小的渦旋網(wǎng)格較密（約為RANS的100倍） RANS：求解“平

4、均的”NS方程而模擬所有的湍流渦旋，網(wǎng)格的數(shù)量級(jí)為幾十萬到幾百萬 （可在較好的PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)）,勢(shì)流、（兩類相對(duì)流面理論）、無粘/粘性流、定常/非定常、雷諾平均NS方程+湍流模型（RANS），大渦模擬（LES），NS方程直接解（DNS）,Fine/Turbo軟件組成,IGG 交互式分區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成器 可高質(zhì)量地生成任意復(fù)雜區(qū)域的網(wǎng)格 AutoGrid 柱形回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)(如攪拌器及透平機(jī)械)自動(dòng)網(wǎng)格生成器 可以方便、快速地生成包括離心、軸流壓縮機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、透平、燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓器、內(nèi)燃機(jī)等多種對(duì)象的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片網(wǎng)格 EURANUS 全二階精度結(jié)構(gòu)化塊網(wǎng)格求解器 基于密度求解方法保證了快

5、速的流場(chǎng)收斂速度 采用多重網(wǎng)格技術(shù)，顯著提高計(jì)算速度 提供了針對(duì)透平機(jī)械專用的邊界及初場(chǎng)給定方法 CFView 功能強(qiáng)大的流場(chǎng)顯示后處理器 提供定性、定量參數(shù)分析，并提供針對(duì)透平機(jī)械專用的參數(shù)顯示功能（如子午平均、葉片葉片）,培訓(xùn)內(nèi)容,帶分流葉片離心壓氣機(jī)葉輪數(shù)值模擬，主要包括： 網(wǎng)格生成：AutoGridTM 計(jì)算設(shè)定和求解：FINETM 結(jié)果處理：CFViewTM,準(zhǔn)備工作,用三維繪圖軟件PRO/E、UG、SOLIDWORKS.等繪制要計(jì)算的葉輪三維圖或子午面圖，并將這些圖存為.igs或.iges格式的文件。 沒有三維繪圖功能的CAD無法繪制或打開.igs文件，要通過proe、UG等轉(zhuǎn)換成

6、DWG格式才能打開。Fine只能打開.igs或.iges格式的文件。Iges（initial graphics exchange specification）是業(yè)界通用三維數(shù)據(jù)（點(diǎn)，線，面等）的一種交換標(biāo)準(zhǔn)。但轉(zhuǎn)換時(shí)有時(shí)容易破面。,準(zhǔn)備工作,2. 打開FINE界面(開始程序NUMECA software fine74_1 FINE) 3. 選擇創(chuàng)建一個(gè)新的工程文件（Create a New Project），命名為compressor.iec。 4. 在彈出的網(wǎng)格選擇對(duì)話框中，選擇Create Grid File來打開IGG窗口。,第一部分 網(wǎng)格生成,帶分流葉片離心壓氣機(jī)網(wǎng)格生成 操作及示例,

7、網(wǎng)格生成步驟,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),幾何數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備有兩種方法，一種是通過AutoGrid專用的幾何文件格式準(zhǔn)備為GeomTurbo文件，另外一種方法是通過IGG從三維模型中提取所需的幾何型線及面。一般工程中都是從圖紙開始準(zhǔn)備，因此這里著重介紹第二種方法。,基本思路：,在CAD作出的圖形中，葉片型面可能是由很多個(gè)小面組成，組成面的弧線通常也會(huì)由若干段弧線拼成。而用在AutoGrid中的幾何，希望葉片不同截面(根部、頂部)的型線控制點(diǎn)數(shù)盡可能相同或相似，這樣可以減小或消除幾何上的誤差。因此，通常需要對(duì)已有的型線進(jìn)行重新描述。常用的方法是貼網(wǎng)格面，通過控制網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)及分布來控制幾何線的控制點(diǎn)數(shù)及分

8、布。,由于葉片通道是周期性的，每個(gè)流道內(nèi)的流動(dòng)情況都相同(只計(jì)算葉輪通道，不考慮下游渦殼不對(duì)稱性對(duì)葉輪內(nèi)流動(dòng)的影響)，因此計(jì)算的時(shí)候只需計(jì)及一個(gè)通道即可。故可選任一長葉片及其相鄰的短葉片作為取型及計(jì)算對(duì)象。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),將準(zhǔn)備好的葉輪文件（.igs格式）輸入IGG， (File Import IGES DATA)，然后關(guān)閉輸入窗口(CLOSE)。 IGG中每條線都對(duì)應(yīng)有一個(gè)名稱。如果原始的名稱相同，在IGG中調(diào)入后，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，此時(shí)只要選擇“Auto Rename”即可,IGG會(huì)對(duì)其重新命名。再選擇“Apply to all”，,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),點(diǎn)擊右下腳顯示按鈕

9、，輸入的圖形就會(huì)顯示出來，如圖。右下角有一排按鈕，可以對(duì)顯示的圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大等操作。,注意：AutoGrid中，葉輪的旋轉(zhuǎn)軸必須是Z軸，如果在CAD作圖時(shí)選的軸不是Z軸，需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，以符合AutoGrid的要求。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),重新打開一個(gè)只畫有一片葉片的文件，如圖。點(diǎn)擊屏幕左側(cè)上方快捷面板中的“Insert New Face”。做出一個(gè)網(wǎng)格面。按圖示順序確定該網(wǎng)格面的兩個(gè)頂點(diǎn)。剛畫完時(shí)按ESC鍵可以取消。,附：網(wǎng)格的有關(guān)名詞,每個(gè)網(wǎng)格塊由六個(gè)面組成。 一個(gè)面（Face）可以由一個(gè)或多個(gè)片（patch）組成。 一個(gè)面由四個(gè)邊（edge）組成。 一個(gè)邊可以由一個(gè)或多個(gè)線段（

10、Segment）,一個(gè)網(wǎng)格塊內(nèi)可以插入若干個(gè)內(nèi)部網(wǎng)格面 一個(gè)網(wǎng)格面內(nèi)可以插入若干個(gè)內(nèi)部網(wǎng)格線,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),將網(wǎng)格面的頂點(diǎn)拖至長葉片壓力面的四個(gè)定點(diǎn)上。點(diǎn)一下網(wǎng)格面，線會(huì)變粗，頂點(diǎn)會(huì)顯示為方塊。點(diǎn)一下頂點(diǎn)，松開左鍵，頂點(diǎn)就會(huì)隨著鼠標(biāo)移動(dòng)，拖至合適的地方，點(diǎn)一下即可。此時(shí)不滿意時(shí)怎樣取消該面？隨時(shí)保存 如果葉片沿某一方向是由一條線確定的，那么網(wǎng)格面的邊會(huì)自動(dòng)貼附到幾何線上。但是在本算例中，葉片繪圖時(shí)是由幾段線段組成，因此，需要在每一個(gè)線段連接點(diǎn)處插入點(diǎn)來使網(wǎng)格邊和幾何邊貼合。選擇屏幕左上方快捷面板中的”Insert vertex”(插入頂點(diǎn))，會(huì)有一個(gè)頂點(diǎn)出現(xiàn)，將其放至網(wǎng)格面的邊上，

11、點(diǎn)一下，然后松開左鍵，這個(gè)點(diǎn)就會(huì)隨著鼠標(biāo)移動(dòng)，當(dāng)其移動(dòng)到線段連接點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)一下松開即可。為了方便，可以把圖形放大再操作。加的位置？頂點(diǎn)的數(shù)目？數(shù)目對(duì)劃分網(wǎng)格和計(jì)算結(jié)果有否影響？對(duì)邊加的數(shù)目是否需要一致并對(duì)稱？ 貼好的網(wǎng)格面如圖所示。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),調(diào)整網(wǎng)格數(shù)目（目的：控制幾何線的描述）： 左鍵點(diǎn)擊選中需要調(diào)整的網(wǎng)格邊（該邊變?yōu)辄S色），右鍵選擇SegmentSet Number of Points,在彈出對(duì)話框中將網(wǎng)格數(shù)目設(shè)置為61，點(diǎn)擊Apply后關(guān)閉對(duì)話框。 用同樣的方法調(diào)整另一條邊數(shù)目為21。 這樣，該長葉片壓力面就由一個(gè)6121的網(wǎng)格面表述出來。,St

12、ep1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),查看生成的網(wǎng)格面：快捷面板 View/Grid/Toggle Face Grid 投影網(wǎng)格面至原始幾何面（目的：使網(wǎng)格面和原始幾何面完全貼合） 9.1 用選面模式選中原始葉輪壓力面（由若干個(gè)面組成，選中后面的四條邊顯示為紅色） 9.2 點(diǎn)擊快捷面板中的“Project Face”（Generate下面） 9.3 點(diǎn)擊Apply確定,9.3,附：如何激活選面模式,在IGG中，面的選擇模式可以通過以下幾種方法激活： 下拉式菜單GeometrySelectSurfaces 快捷鍵“Ctrl s”（IGG中區(qū)分大小寫，在按下s之前，請(qǐng)確認(rèn)CAPSLOCK健未被激活） 在IGG窗口

13、的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出式菜單中點(diǎn)擊“Select Surfaces” 當(dāng)選面模式被激活時(shí)，IGG窗口下側(cè)會(huì)出現(xiàn)黃色提示文字： 在選面模式下，用戶可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)選相應(yīng)的面。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)至該面的位置時(shí)，面會(huì)呈現(xiàn)出藍(lán)色的網(wǎng)狀面。鼠標(biāo)點(diǎn)擊后，面的輪廓呈紅色則被選中，面呈青色則未被選中。 在選面模式下，用戶可以連續(xù)選擇/取消選擇多個(gè)面。選面完畢后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵釋放選面功能，則IGG底部的提示文字消失。 在選面模式下，按下小寫字母“a”可全部選擇或全部取消選擇所有顯示的面。每按一次“a”，則全部面的被選狀態(tài)全部發(fā)生改變。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),用貼好的網(wǎng)格面生成幾何面：在左側(cè)的快捷面板中，點(diǎn)擊Fr

14、om Face Grid，則會(huì)生成一個(gè)和網(wǎng)格面重合的幾何面。 取消網(wǎng)格面及邊的顯示。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),在選面模式（ctrls）下，按下小寫字母a，釋放所有選中的面，然后鼠標(biāo)點(diǎn)擊選中剛才生成的面（可在該面位置用鼠標(biāo)中鍵切換不同的面）。 用GeometryModify Surface Representation（畫像，表示法），將選中的面沿葉高方向描述為5條曲線。在下方的輸入欄中輸入（5 2），回車確定。如果這時(shí)分不清哪個(gè)是葉高方向，可試著輸入，如果得到的不是沿葉高方向分布的5條線，可繼續(xù)執(zhí)行該操作，將輸入欄中的數(shù)字順序顛倒即可）。 取消面的選擇，通過右鍵激活選線模式（Select C

15、urves），從葉根至葉頂，依次選中這5條線，使用Geometry Create Surface lofted命令，生成loft形式的面。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),通過Geometry View Surfaces，顯示剛才生成的面（lofted_2） 通過選面模式選中該面，用FileExportGeometry Selection將選中的面輸出為PS1.dat,作為長葉片的壓力面。 用同樣的方法將長葉片的吸力面及分流葉片的壓力面、吸力面分別輸出為SS1.dat，Splitter_PS.dat, Splitter_SS.dat。（每次選擇面前，需要按釋放先前所選的面。）,葉片的取型到此完成。下

16、面需要取出子午面的型線。,通過通過Geometry View Surfaces，顯示所有幾何面 用同樣的方法將長葉片的吸力面及分流葉片的壓力面、吸力面分別輸出為SS1.dat，Splitter_PS.dat, Splitter_SS.dat。（每次選擇面前，需要按釋放先前所選的面。）,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),重新打開一個(gè)IGG工程（ File New ），輸入子午面文件（.IGES格式）。,由于CAD中的端壁線不完整，需要對(duì)HUB（中心）和Shroud（覆蓋物）進(jìn)行修補(bǔ)。具體的方法是沿原始端壁的走向用C樣條曲線做出所需的端壁線。,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),點(diǎn)擊左側(cè)快捷面板Geometry C

17、urve CSpline，按照?qǐng)D示的起點(diǎn)開始畫起，通過若干個(gè)中間控制點(diǎn)，畫出一條和原始Hub線重合的線條（黃色所示）。 通過 FileExportGeometry Control Points將該線輸出為hub.dat,作為輪轂線（默認(rèn)處于激活狀態(tài)）,HUB,Step1：準(zhǔn)備幾何數(shù)據(jù),通過選線模式取消HUB線的選擇。 用同樣的方法畫出Shroud線。 通過 FileExportGeometry Control Points將該線輸出為shroud.dat,作為輪蓋線,SHROUD,附：如何激活選線模式,在IGG中，線的選擇模式可以通過以下幾種方法激活： 下拉式菜單GeometrySelectC

18、urves 快捷鍵“s”（IGG中區(qū)分大小寫，在按下s之前，請(qǐng)確認(rèn)CAPSLOCK健未被激活） 在IGG窗口的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出式菜單中點(diǎn)擊“Select Curves” 當(dāng)選線模式被激活時(shí)，IGG窗口下側(cè)會(huì)出現(xiàn)黃色提示文字： 在選線模式下，用戶可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)選相應(yīng)的線。此時(shí)，在線上點(diǎn)擊鼠標(biāo)后，如果線的顏色為黃色，則代表該線被選中。如果線為青色，則代表該線未被選擇。 在選線模式下，用戶可以連續(xù)選擇/取消選擇多條線。選線完畢后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵釋放選線功能，則IGG底部的提示文字消失。 在選線模式下，按下小寫字母“a”可全部選擇或全部取消選擇所有顯示的線。每按一次“a”，則全部線的被選狀態(tài)全

19、部發(fā)生改變。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),從IGG切換至AutoGrid模塊,啟動(dòng)AutoGrid后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，記錄了以前保存過的文件。用戶可以直接選擇打開。如果列表中沒有所需的文件，可以通過按鈕2選擇打開。如果是第一次啟動(dòng)AutoGrid，那么這個(gè)區(qū)域則是空白的。,26.1 關(guān)閉該對(duì)話框。,2,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),AutoGrid 5 主界面：,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),快捷面板：,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),在左側(cè)快捷面板Geometry Definition中打開Import CAD窗口。用戶可以在這個(gè)窗口中定義Hub，Shroud，Blade（Pressure Side、Su

20、ction Side）以及子午效應(yīng)、3D效應(yīng)等。,打開先前生成的hub.dat, shroud.dat, PS.dat, SS.dat, Splitter_PS.dat, Splitter_SS.dat。 （File Open ）,在葉片排參數(shù)定義過程中，必須保證該葉片排處于激活狀態(tài)，即顯示為圖示紅色！,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),定義HUB，SHROUD。,29.1 IGG中的線段是有方向的，要使AutoGrid能正確調(diào)用，每一條線的方向必須是從進(jìn)口指向出口，從葉根指向葉頂。選中所需要的線（Geometry Select Curves,黃色為選中，青色為未選中），查看線段的方向（+o），如果發(fā)

21、現(xiàn)有方向不對(duì)的線，用Geometry Modify Curve Reverse工具將該線反向。本例中在畫HUB和SHROUD線時(shí)都是從進(jìn)口指向出口，因此不存在反向問題。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),29.2 左鍵點(diǎn)擊任意空白處，釋放兩條線的選擇。 29.3 點(diǎn)擊選中Shroud線（變?yōu)辄S色），點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇Link to Shroud 。在AutoGrid主界面子午視圖中會(huì)出現(xiàn)Shroud 的型線。,注意：Shroud（Hub）也可用多條線段定義，但在選擇指定的時(shí)候，選擇的順序必須是從進(jìn)口到出口！,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),29.4 點(diǎn)擊任意空白處釋放Shroud線的選擇 29.

22、5 點(diǎn)擊選中Hub線，在右鍵彈出菜單中，選擇Link to Hub。,Hub和Shroud定義完后，AutoGrid會(huì)自動(dòng)將兩條線的端點(diǎn)連接，并將所圍成的區(qū)域設(shè)定為計(jì)算域，以藍(lán)色表示。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),定義長葉片。 30.1 將鼠標(biāo)移近長葉片壓力面，當(dāng)出現(xiàn)藍(lán)色網(wǎng)格面的時(shí)候，左鍵點(diǎn)擊。這時(shí)該面的四條變?yōu)辄S色，表示被選中。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇Link to Pressure Side。這一操作將在AutoGrid主界面子午視圖中定義出葉片的壓力面。定義完成后，左鍵點(diǎn)擊任意空白處，面的四條邊恢復(fù)成青色，表示該面的選擇被釋放。,30.2 用同樣的方法定義長葉片吸力面(Link to

23、 Suction Side)。,注意：只有在葉片前緣和尾緣都是鈍頭的情況下需要分別link pressure side和suction side，只要有一個(gè)是圓頭，則只需同時(shí)選中吸力面和壓力面，link to blade！,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),定義前緣、尾緣位置。,31.1 選擇長葉片進(jìn)口處任意一條線（ Geometry Select Curves ），右鍵選擇Link to Leading Edge,31.2 用同樣的方法選擇長葉片出口處任意一條線，右鍵選擇Link to Trailing Edge,到此為止，大葉片的定義全部完成。由于該葉輪是半開式，葉片頂部和輪蓋間存在間隙，故葉片和

24、輪蓋并不相交。這時(shí)，AutoGrid會(huì)彈出一個(gè)右圖所示的提示框。關(guān)閉即可。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),定義分流葉片。,32.1 在左側(cè)快捷面板中，左鍵激活row 1，右鍵打開彈出菜單。選擇Add Blade。 32.2 激活splitter 1，按照長葉片的方法，在Import CAD窗口中定義分流葉片的吸力面、壓力面、葉片前緣、尾緣。,同大葉片一樣，在小葉片定義完后，會(huì)彈出一個(gè)提示框，提示葉片和端壁沒有相交。,定義幾何單位。,33.1 在左側(cè)快捷面板幾何定義菜單下，將幾何單位設(shè)置為Millimeters,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),葉片延伸,34.1 激活Main Blade，在右鍵彈出菜單中

25、選擇Expand Geometry。 34.2 在Hub欄下選擇expand，設(shè)置Cut offset=0.5，Extent offset=0.5。表示將Hub線先向內(nèi)移動(dòng)0.5mm，保證Hub和葉片有交線；再向外移動(dòng)0.5mm，將葉片延伸至該處。 34.3 在Shroud欄下，分別設(shè)置Cut offset1，Extent offset1。 34.4 點(diǎn)擊Apply確定。 34.5 激活splitter1，用同樣的參數(shù)將小葉片延伸。,AutoGrid在生成網(wǎng)格時(shí)，要求葉片和端壁必須有交線，否則網(wǎng)格不能正常生成。因此，必須對(duì)葉片進(jìn)行延伸。這一操作只是為了滿足網(wǎng)格生成的需要，延伸出的部分會(huì)被端壁及

26、間隙所切割，不會(huì)改變真實(shí)幾何。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),所有的幾何定義完全后，在計(jì)算域的前后會(huì)出現(xiàn)兩條線，表示計(jì)算域的進(jìn)口位置和出口位置。如果定義不完全，那么這兩條線將不會(huì)出現(xiàn)，因此可通過這種方法檢驗(yàn)幾何定義是否完全以及正確。,Step2：導(dǎo)入幾何參數(shù),關(guān)閉Import CAD窗口。 按照?qǐng)D示調(diào)整進(jìn)出口位置。,默認(rèn)的進(jìn)出口位置是hub和shroud兩端點(diǎn)的連線，用戶可根據(jù)需要或?qū)嶋H的物理情況對(duì)其位置及形狀進(jìn)行調(diào)整。,控制點(diǎn)控制方法： 鼠標(biāo)拖動(dòng): 將鼠標(biāo)移至進(jìn)(出)口上,當(dāng)進(jìn)(出)口線變?yōu)辄S色時(shí),左鍵確定.這時(shí)會(huì)出現(xiàn)若干個(gè)控制點(diǎn),鼠標(biāo)移至控制點(diǎn)時(shí),該點(diǎn)會(huì)變成黃色,左鍵點(diǎn)擊該點(diǎn)后,即可自由拖動(dòng)。

27、 精確定位：當(dāng)控制點(diǎn)變成黃色后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，則會(huì)彈出文本框，用戶可輸入其（R,Z）坐標(biāo)進(jìn)行定位。 當(dāng)進(jìn)(出)口線變?yōu)辄S色時(shí)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇Properties，在Shape欄中定義所需位置及形狀。,Step2：定義葉片參數(shù),左鍵激活row1（變?yōu)榧t色），在右鍵單擊彈出的菜單中選擇Properties。 在彈出的對(duì)話框中，輸入 Periodicity（葉片數(shù)）6，Rotational Speed（轉(zhuǎn)速）60000 rpm， 選擇Impeller，Centrifugal。 關(guān)閉該對(duì)話框。,NUMECA中，轉(zhuǎn)速有正負(fù)之分?？捎糜沂址▌t來判斷。四指的旋向和葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，大拇指的指

28、向和Z軸正方向相同，則轉(zhuǎn)速為正，反之則為負(fù)。,定義葉頂間隙。,40.1 激活row1，在右鍵彈出的菜單中選擇Define Shroud Gap。 40.2 在彈出的對(duì)話框中，按下圖數(shù)值定義葉頂間隙尺寸。每輸入一個(gè)數(shù)值，必須按確定。 40.3 關(guān)閉該對(duì)話框。,間隙設(shè)定： 間隙既可以是根部間隙，也可以是頂部間隙，分別對(duì)應(yīng)Hub Gap和Shroud Gap. 間隙的尺寸單位和葉型數(shù)據(jù)單位相同。用戶在進(jìn)行其他算例的網(wǎng)格生成時(shí)，需額外注意葉型尺寸的單位，這樣方可確定應(yīng)當(dāng)給定的間隙尺寸的單位是米、厘米還是毫米。 間隙中展向網(wǎng)格的數(shù)目包含在展向總網(wǎng)格數(shù)中。 AutoGrid中支持三種方式定義間隙： a.間

29、隙尺寸不變。此時(shí)只需指定前緣和尾緣的間隙尺寸為相同值即可。 b.間隙尺寸線性變化。此時(shí)需分別指定前緣和尾緣的間隙尺寸，AutoGrid會(huì)根據(jù)這兩個(gè)尺寸值進(jìn)行插值確定間隙尺寸的變化規(guī)律。 c.間隙尺寸是隨意的變化形式。此時(shí)可通過Defined Shape來引入定義間隙根部的型線即可。,Step2：定義葉片參數(shù),Step3：生成默認(rèn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在左側(cè)快捷面板Mesh Control下，選擇Coarse。（一般來說，為了保證數(shù)值模擬的精確性，網(wǎng)格越密越好，通常都選擇Medium作為基準(zhǔn)網(wǎng)格。本例只做演示使用，為了節(jié)省時(shí)間，故選擇了最粗糙的網(wǎng)格Coarse） 計(jì)算壁面第一層網(wǎng)格尺度,ywall為壁面第一

30、層網(wǎng)格大小，單位m； Vref為參考速度，單位m/s； Lref為參考長度，單位m； 為流體的運(yùn)動(dòng)粘性，單位m2/s; Y+為無量綱量，對(duì)應(yīng)不同的湍流模型，有不同 的取值范圍。,這里，Vref取葉輪出口速度177.5 m/s；Lref取葉輪半徑0.02825 m；取1.4310-5m2/s; Y+取5，計(jì)算得到y(tǒng)wall110-5 m。由于本例中的幾何單位是mm，故這里需要將單位轉(zhuǎn)換為mm。因此，最后得到的第一層網(wǎng)格尺度為0.01mm。,42.1 將Cell Width設(shè)置為0.01，確定,Step3：生成默認(rèn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),點(diǎn)擊（Re）set Default Topology,AutoGrid會(huì)根

31、據(jù)選擇的網(wǎng)格層數(shù)及第一層網(wǎng)格大小，自動(dòng)生成一個(gè)網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一般來說，這個(gè)默認(rèn)的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可以獲得一個(gè)比較滿意的網(wǎng)格。當(dāng)然，用戶也可在此基礎(chǔ)上根據(jù)需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的內(nèi)容包括兩個(gè)方面，一個(gè)是子午面，一個(gè)是葉片葉片（B2B）。,附：網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹（一）,H網(wǎng)格,H-I網(wǎng)格,H-O-H網(wǎng)格,附：網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹（二）,O 網(wǎng)格,嵌套網(wǎng)格,附：網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹（三）,H網(wǎng)格,蝶型網(wǎng)格,葉頂間隙,附：網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹（四）,Skin網(wǎng)格,子午面控制包括調(diào)整葉高方向網(wǎng)格數(shù)目，分布，以及間隙內(nèi)的徑向網(wǎng)格數(shù)目及分布。這里可不進(jìn)行任何調(diào)整，使用默認(rèn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)定的參數(shù)。,Step4：子午面控制,St

32、ep5：葉片葉片控制,葉片葉片控制包括調(diào)整網(wǎng)格拓?fù)湫问?、周向、流向網(wǎng)格數(shù)目以及間隙內(nèi)O網(wǎng)格數(shù)目。這里也不做任何修改，使用默認(rèn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)定的參數(shù)。,Step6：生成三維網(wǎng)格,點(diǎn)擊工具欄中的Generate 3D，在彈出的窗口中點(diǎn)擊yes確認(rèn)三維網(wǎng)格生成。,最終生成的網(wǎng)格，不能存在負(fù)網(wǎng)格，否則計(jì)算無法進(jìn)行。 原則上，最小正交性角度越接近90越好；最大網(wǎng)格長寬比越接近1越好；最大網(wǎng)格延展比越接近1越好。但實(shí)際中，很難得到三者兼得得網(wǎng)格質(zhì)量，所以一般推薦： 最小網(wǎng)格正交性角度5 最大網(wǎng)格長寬比5000 最大網(wǎng)格延展比10 應(yīng)當(dāng)盡可能地提高網(wǎng)格質(zhì)量，以避免不必要的數(shù)值誤差。 對(duì)于網(wǎng)格正交性而言，在某些算

33、例中，可能甚至?xí)霈F(xiàn)角度小于1的情況。但一般而言，只要不存在負(fù)網(wǎng)格，計(jì)算就可以進(jìn)行。,Step7：檢查網(wǎng)格質(zhì)量,三維網(wǎng)格生成后，會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)網(wǎng)格質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告。通過這個(gè)報(bào)告，用戶可以粗略地了解所生成網(wǎng)格的最小正交性，最大長寬、最大延展比及其分布。,附：網(wǎng)格質(zhì)量參數(shù)定義,正交性（Orthogonality）：網(wǎng)格相鄰兩條邊之間相互垂直的程度。二維標(biāo)準(zhǔn)，范圍0-90。正交性表征網(wǎng)格面兩條邊之間的最小角度。如果兩條邊的夾角大于90，則正交性按（180-實(shí)際角度）確定。 長寬比（Aspect Ratio)：如圖示。 二維標(biāo)準(zhǔn)，范圍1-10000。如果實(shí)際值超出這 個(gè)范圍，重置為10000。 延展比（E

34、xpansion Ratio)：如圖示。 三維標(biāo)準(zhǔn)，范圍 1-100。表征相鄰兩個(gè)網(wǎng)格 的大小變化。和方向有關(guān)。如果實(shí)際值超出 這個(gè)范圍，重置為100。 如果在某個(gè)方向只 有一個(gè)網(wǎng)格，那么這個(gè)參數(shù)沒有任何意義。,Step7：檢查網(wǎng)格質(zhì)量,除了質(zhì)量報(bào)告外，AutoGrid還提供了詳細(xì)的網(wǎng)格檢測(cè)工具，包括各個(gè)block的正交性，長寬比，延展比，以及邊界條件，負(fù)網(wǎng)格檢測(cè)等。用戶可根據(jù)需要選取相應(yīng)的菜單命令。,查看各個(gè)block中的網(wǎng)格質(zhì)量。,在Type下拉菜單中可以選擇想要查看的量，并在Block下選擇相應(yīng)的塊，回車確定后，可用該頁面下的Show chart和More info查看詳細(xì)信息。,Ste

35、p7：檢查網(wǎng)格質(zhì)量,查看邊界條件（Boundary Conditions）,三維網(wǎng)格生成結(jié)束后,AutoGrid會(huì)自動(dòng)設(shè)定邊界類型,其中包括:進(jìn)出口邊界(INL,OUT),周期性邊界(PER/PERM)，連接邊界(CON/NMB)，固壁邊界(SOL)等.,在IGG/AutoGrid中,支持用戶人工設(shè)定的邊界條件類型包含: UND:未定義條件(Undefined); SNG:奇線邊界條件(Singular); EXT:遠(yuǎn)場(chǎng)邊界條件(External),用于外流; SOL:固壁邊界條件(Solid); INL:進(jìn)口邊界條件(Inlet); OUT:出口邊界條件(Outlet); ROT:轉(zhuǎn)靜子交接

36、面邊界(Rotor/Stator); MIR:鏡像邊界條件(Mirror); FNMB: 完全非匹配邊界條件(Full Non-matching Boundary);,在IGG/AutoGrid中,可自動(dòng)搜索出的邊界類型包含: CON:匹配連接邊界(Connection); NMB:非匹配連接邊界(Non Matching Boundary); PER:匹配周期邊界(Periodicity); PERNM:非匹配周期邊界(Periodicity Non-Matching ).,附：邊界條件連接邊界,直接連接（CON）,非匹配連接（NMB）,全非匹配連接（FNMB）,附：邊界條件周期邊界,附：邊

37、界條件對(duì)稱邊界,對(duì)稱邊界（MIRror 邊界） 幾何對(duì)稱和流場(chǎng)對(duì)稱 例如直列葉柵的中葉展面,對(duì)稱面,附：邊界條件遠(yuǎn)場(chǎng)邊界,遠(yuǎn)場(chǎng)邊界（EXT邊界） 主要用于外流分析 繞彈體網(wǎng)格外邊界均為遠(yuǎn)場(chǎng)邊界,附：邊界條件奇面邊界,奇面邊界（SNG 邊界） 一個(gè)邊界面退化成一條線,奇面邊界,附：轉(zhuǎn)/靜子交界面,轉(zhuǎn)/靜子交界面（ROT邊界）,Step8：保存網(wǎng)格及模板,File Save project,這一操作可將網(wǎng)格及模板同時(shí)保存。在用戶目錄中，生成12個(gè)文件，包含了所有的網(wǎng)格信息。主要的幾個(gè)有： *.geomTurbo：幾何模板，記錄了所有的幾何信息。 *.trb：網(wǎng)格模板文件，記錄了所有的網(wǎng)格控制參數(shù)，

38、用戶在下次需要生成網(wǎng)格的時(shí)候可以直接打開該文件。 *.igg：網(wǎng)格文件，為FINE計(jì)算所需。,如果不再對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行一步的改進(jìn)，即可跳過下面的網(wǎng)格調(diào)整部分，返回FINE界面，進(jìn)行計(jì)算設(shè)定。,網(wǎng)格調(diào)整：子午面控制,調(diào)整展向網(wǎng)格數(shù)目及分布,48.1 將Flow Paths Number調(diào)整為49。這49個(gè)節(jié)點(diǎn)是展向的總網(wǎng)格點(diǎn)，包括間隙內(nèi)網(wǎng)格點(diǎn)。 48.2 按照右圖數(shù)目調(diào)整展向網(wǎng)格分布。（Flow Path Control） 48.3 點(diǎn)擊Generate后，關(guān)閉該對(duì)話框。,調(diào)整間隙內(nèi)網(wǎng)格數(shù)目及分布,49.1 在Main Blade下激活Tip gap，在右鍵彈出菜單中選擇Properties。在彈

39、出對(duì)話框中設(shè)定長葉片間隙內(nèi)網(wǎng)格數(shù)目及分布。,49.2 激活splitter1下的間隙，按照上述方法設(shè)定短葉片間隙內(nèi)的網(wǎng)格數(shù)目及分布（參數(shù)同長葉片）。,49.3 點(diǎn)擊Generate Flow Paths后關(guān)閉該對(duì)話框。,網(wǎng)格調(diào)整：葉片葉片控制,在row1下激活Main blade。以下的操作都是針對(duì)長葉片。打開B2B Mesh Topology Control窗口。,50.1 打開Topology項(xiàng)。,這一頁面可以設(shè)置匹配/非匹配周期邊界及進(jìn)出口形式。對(duì)于本算例，AutoGrid自動(dòng)生成了匹配的周期邊界（matching）。為了改善網(wǎng)格質(zhì)量，將其改為非匹配（non-matching）。進(jìn)出口形

40、式都為Normal。用戶可根據(jù)需要調(diào)整。,50.2 打開Grid Points項(xiàng)。,按照右圖相應(yīng)的數(shù)目調(diào)整網(wǎng)格數(shù)量。為了保證計(jì)算時(shí)可以采用至少三層的多重網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)目必須為2n+1（n2）。,50.3 激活Mesh項(xiàng)。,將間隙內(nèi)的網(wǎng)格數(shù)（Number of Point in Clearance O-mesh）設(shè)置為5。,50.4 關(guān)閉該窗口。,在row1下激活Splitter1。打開B2B Mesh Topology Control窗口。用同樣的步驟按右圖參數(shù)調(diào)整短葉片的網(wǎng)格。,在工具欄中點(diǎn)擊Generate B2B按鈕，更新B2B網(wǎng)格。,網(wǎng)格調(diào)整：葉片葉片控制,NUMECA為了加速收斂，采用

41、了多重網(wǎng)格技術(shù)（詳細(xì)介紹參見FINE計(jì)算設(shè)定中數(shù)值模型，即Numerical Model部分）。而多重網(wǎng)格的層數(shù)是通過網(wǎng)格數(shù)目來確定的。因此，為了滿足計(jì)算時(shí)能夠采用多重網(wǎng)格，在設(shè)置網(wǎng)格數(shù)目時(shí)就要滿足一定的要求。,如：17241，min（n）4，即滿足5重多重網(wǎng)格。 61252423221，min（n）2，即滿足3重多重網(wǎng)格。,附：網(wǎng)格數(shù)目調(diào)整原則,（n 2）,多重網(wǎng)格的層數(shù)為：min（n）1,在IGG/AutoGrid中，用戶可以方便地通過網(wǎng)格輸入框右側(cè)的箭頭選擇網(wǎng)格數(shù)目，以保證其符合多重網(wǎng)格的要求。,網(wǎng)格調(diào)整：葉片葉片控制,調(diào)整網(wǎng)格光順步數(shù)。,光順步數(shù)越大，網(wǎng)格過渡越圓滑，但是網(wǎng)格生成所需的

42、時(shí)間也越長。 用戶可嘗試改變光順步數(shù)（0，50），更新B2B網(wǎng)格后觀察網(wǎng)格的變化。 本例使用默認(rèn)值100。,重新生成三維網(wǎng)格。,可以看到經(jīng)過調(diào)整，網(wǎng)格質(zhì)量有所提高。,重新保存網(wǎng)格。,至此，網(wǎng)格生成部分已全部完成，下面進(jìn)行計(jì)算設(shè)定。,第二部分：FINETM,帶分流葉片離心壓氣機(jī)計(jì)算設(shè)定 操作及示例,FINE/Turbo主界面,從AutoGrid中切換至FINE界面：,You are now back to FINE graphical user interface！,計(jì)算設(shè)定步驟,Step1：鏈接網(wǎng)格,點(diǎn)擊選擇網(wǎng)格文件按鈕，指定前面生成的網(wǎng)格文件（compressor.igg）。 設(shè)定網(wǎng)格屬性（

43、Millimeter，Cylindrical，3 Dimensions）。,如果在設(shè)定完成后，需要變更網(wǎng)格屬性，可通過菜單Mesh Properties修改。,如果需要變更網(wǎng)格文件，可通過文件夾按鈕來指定。,Step2：創(chuàng)建或更改計(jì)算名稱,2.1 為計(jì)算更名： 點(diǎn)擊計(jì)算名（變?yōu)樗{(lán)色高亮度框） 單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Rename或者在頂部菜單中單擊Rename 輸入新的計(jì)算名并回車確定,2.2 創(chuàng)建或復(fù)制當(dāng)前計(jì)算： 點(diǎn)擊計(jì)算名（變?yōu)樗{(lán)色高亮度框） 單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇New-Duplicate或者在頂部菜單中單擊New 輸入新的計(jì)算名并回車確定,2.3 刪除當(dāng)前計(jì)算： 點(diǎn)擊計(jì)算名（變?yōu)樗{(lán)色高亮度框）

44、單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇Remove或者在頂部菜單中單擊Remove OK確認(rèn)。,該操作可得到一個(gè)與原有計(jì)算完全相同的計(jì)算，對(duì)于進(jìn)行變工況非常適用，用戶只需要改變幾個(gè)參數(shù)即可，其他完全不用改變。,Step3：選擇工作介質(zhì),Parameters Configuration Fluid Model (雙擊),3.1 選擇AIR（Perfect）作為工作介質(zhì)（單擊，變?yōu)樗{(lán)色高亮度框?yàn)檫x中）,用戶可以在已有的流體列表中選擇相應(yīng)的工作介質(zhì)。如果列表中沒有需要的流體，可以通過Add New Fluid來定義新的流體。,Step4：設(shè)定流動(dòng)模型,Parameters Configuration Flow Mode

45、l (雙擊),4.1 選擇Steady選項(xiàng)（定常計(jì)算） 4.2 選擇Turbulent Navier-Stokes方程組及Spalart-Allmaras湍流模型 4.3 定義參考長度：Length=0.02825m, Velocity=177.5m/s, Density=1.2kg/m3, Temperature=293K, Pressure=101300Pa.,參考長度是用來計(jì)算雷諾數(shù)（Reynolds）的，對(duì)收斂性和計(jì)算結(jié)果等沒有任何影響。為了簡便起見，這里的取值和網(wǎng)格生成時(shí)計(jì)算y+所用的值保持一致。,對(duì)層流流動(dòng)： 未知量為：密度r、三個(gè)速度分量和溫度。 壓力可由狀態(tài)方程求出。理想氣體的

46、狀態(tài)方程為,附：湍流模型,控制方程,六個(gè)未知數(shù)、六個(gè)方程，方程封閉,對(duì)湍流流動(dòng)： 假設(shè)任何流動(dòng)參數(shù)其時(shí)均值其脈動(dòng)值 對(duì)NS方程進(jìn)行時(shí)均處理后 RANS方程新的未知量:雷諾應(yīng)力張量,方程不再封閉,采用湍流模型封閉方程,零方程模型 BaldwinLomax（簡稱BL模型） 特點(diǎn)：簡單易用，可用于附著流動(dòng)和小的分離流動(dòng)。往往過度模擬分離流動(dòng)。,附：湍流模型,一方程模型 Spalart-Allmaras模型（簡稱SA模型） 特點(diǎn)：加入一個(gè)控制方程，與BL模型比較，求解速度慢、空間需求大，計(jì)算精度高?？赡M流動(dòng)分離和邊界層轉(zhuǎn)捩。,兩方程模型 k-模型 特點(diǎn)：加入兩個(gè)控制方程，與SA模型比較，求解速度慢、

47、空間需求大；計(jì)算精度近似，可模擬小尺度流動(dòng)分離?？傻玫酵膭?dòng)能和耗散率的分布。,Step5：設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)部件,Parameters Configuration Rotating Machinery (雙擊),在這一頁面中，F(xiàn)INE根據(jù)AutoGrid中定義的葉片排，自動(dòng)將block組合，并按照AutoGrid/Properties中設(shè)定的轉(zhuǎn)速，自動(dòng)設(shè)置Rotational Speed。因此，這里不需要用戶做任何修改。,Step6：設(shè)定邊界條件（BC）,Parameters Boundary Conditions (雙擊),6.1 打開網(wǎng)格 Mesh/View On/Off 6.2 拖動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域左上角

48、的按鈕，同時(shí)顯示邊界設(shè)定區(qū)域和網(wǎng)格。,附：進(jìn)口邊界給定方式,亞音速 （絕對(duì)馬赫數(shù)的子午分量1） 要給定所有的未知量的值,附：出口邊界給定方式,亞音速 （絕對(duì)馬赫數(shù)的子午分量1） 不用給定任何條件 。,Step6：設(shè)定邊界條件（BC）,6.3 進(jìn)口邊界條件（INLET）,選擇INLET，選中所有patch，將其組合為Inlet。 給定進(jìn)口邊界： 軸向進(jìn)氣 總壓101325 Pa 總溫293 K 進(jìn)口湍流粘性3e-5 m2/s,Step6：設(shè)定邊界條件（BC）,6.4 出口邊界條件（OUTLET）,選擇OUTLET，選中所有patch，將其組合為Outlet 給定出口邊界條件 平均靜壓105000

49、 Pa,Step6：設(shè)定邊界條件（BC）,6.3 周期性邊界條件（PERIODIC） 無需做任何更改,Step6：設(shè)定邊界條件（BC）,6.4 固壁邊界條件（SOLID）,Fine會(huì)根據(jù)AutoGrid中設(shè)定的葉片參數(shù)，自動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)部分（Hub&Blade）組合，并設(shè)置好轉(zhuǎn)速，因此用戶如果沒有特殊要求，該頁面也不需要設(shè)定。,選擇SOLID，查看其設(shè)定。 將其余的patch組合為Shroud，使用默認(rèn)的設(shè)置。,取消網(wǎng)格顯示 Mesh/View On/Off,Step7：設(shè)定數(shù)值參數(shù),Parameters Numerical Model (雙擊),這一頁面中的參數(shù)可使用默認(rèn)值，不需要改變。,附：CF

50、L數(shù),CFL (Courant-Friedrich-Levy)數(shù)或庫朗特?cái)?shù) 是一個(gè)控制時(shí)間步長的參數(shù)。CFL越大，時(shí)間步長就大，計(jì)算的時(shí)間就短。 但由于穩(wěn)定性的限制，CFL不能很大。一般在0.510的范圍之內(nèi)。常用值為24。 對(duì)于復(fù)雜問題，CFL要??；接近喘振/失速工況，CFL要小。 細(xì)網(wǎng)格計(jì)算的CFL要比粗網(wǎng)格時(shí)小。,近似的：,附：多重網(wǎng)格法,一種加速收斂的方法,細(xì)網(wǎng)格 0,粗網(wǎng)格 1,粗網(wǎng)格 2,對(duì)于三維問題： 網(wǎng)格000：在I， J， K方向的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)為所用網(wǎng)格的最大點(diǎn)數(shù)（如33，65，49） 網(wǎng)格111：在I， J， K方向的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)分別比網(wǎng)格000時(shí)約少一半（如17，33，25） 網(wǎng)

51、格222：在I， J， K方向的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)分別比網(wǎng)格111時(shí)約少一半（如9，17，13） 對(duì)于網(wǎng)格012，其網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)：33，33，13,附：多重網(wǎng)格法,V形多重網(wǎng)格循環(huán),在從細(xì)網(wǎng)格0粗網(wǎng)格1粗網(wǎng)格2 粗網(wǎng)格2 粗網(wǎng)格1細(xì)網(wǎng)格的工程中，在每個(gè)網(wǎng)格層上都要進(jìn)行若干從RungeKutta計(jì)算或稱為sweep（掃掠）。 缺省的sweep次數(shù)為：網(wǎng)格0：1次；網(wǎng)格1：2次；網(wǎng)格3：4次； 。 為了提高計(jì)算速度和計(jì)算的穩(wěn)定性，也可采用：網(wǎng)格0：1次；網(wǎng)格1：4次；網(wǎng)格2：8次； 。,附：全多重網(wǎng)格（Full Multi Grid）,第3層,第2層,V-Cycle 全多重網(wǎng)格示意圖,第1層,全多重網(wǎng)格循環(huán),第

52、0層,N次單一網(wǎng)格計(jì)算,N次三重網(wǎng)格計(jì)算,在粗網(wǎng)格上計(jì)算，速度快。 殘差降到-3左右即可,三層多重網(wǎng)格,Step7：設(shè)定數(shù)值參數(shù),在窗口右上角的下拉框中選擇專家模式（Expert Mode）,為了加速收斂，可增大在粗網(wǎng)格上的循環(huán)次數(shù)，以得到較好的初場(chǎng)。,7.1 在Scheme definition中，選擇User Defined。 7.2 將Number of sweeps on successive grid levels中設(shè)為“1 4 8”。,增大粗網(wǎng)格上的循環(huán)次數(shù)可增強(qiáng)收斂穩(wěn)定性，并顯著提高收斂速度。但是循環(huán)次數(shù)越大，每一步迭代所需的時(shí)間也越長。,Step8：設(shè)定求解初場(chǎng),Paramet

53、ers Initial Solution (雙擊),For turbomachinery是特別針對(duì)葉輪機(jī)械的一種初場(chǎng)給定方式。這里只需要給定進(jìn)口的壓力（如果有轉(zhuǎn)靜子面的話，還需給出轉(zhuǎn)靜子面處的壓力）。,8.1 設(shè)定Estimated static pressure90000Pa,初場(chǎng)對(duì)最終的收斂結(jié)果沒有影響。但一個(gè)較好的初場(chǎng)可以大大提高收斂速度，而一個(gè)不合理的初場(chǎng)很可能導(dǎo)致計(jì)算在一開始就發(fā)散。,Step9：輸出變量設(shè)定,Parameters Outputs (雙擊),輸出變量中有幾個(gè)量是必選的：靜溫、靜壓、密度、相對(duì)速度。其他的熱力學(xué)參數(shù)都可以在CFView中通過這幾個(gè)量計(jì)算得到，無需在FIN

54、E中輸出，這樣可以節(jié)省存儲(chǔ)空間及時(shí)間。為了簡化設(shè)定，F(xiàn)INE中已將這幾個(gè)量自動(dòng)選定。 其他幾個(gè)子頁面中，常用的幾個(gè)量也已作為默認(rèn)設(shè)定勾選，因此如沒有特別要求，這里不需要進(jìn)行設(shè)定。,Step10：控制參數(shù)設(shè)定,Parameters Computation Steering Control Variables (雙擊),10.3 Save Solution Every (100) Iterations:中間結(jié)果保存設(shè)定 10.4 Minimum output：最小輸出選項(xiàng)（不激活） 10.5 Set the required memory:內(nèi)存需求設(shè)定(無需更改) 10.6 專家參數(shù)（無需更改）,

55、到此為止，所有的計(jì)算設(shè)定已全部完成！,10.7 保存文件（FileSave）,10.1 Maximum Number of Iterations：在細(xì)網(wǎng)格上的迭代次數(shù)(500) 10.2 Convergence Criteria:收斂量級(jí)（- 6）,Step11：開始計(jì)算,11.1 在菜單中選擇SolverStart,或在圖標(biāo)欄中點(diǎn)擊開始圖標(biāo)，開始計(jì)算。,11.2 雙擊Parameters Computation Steering Convergence History，觀察收斂歷史。,用戶也可在Monitor中查看詳細(xì)的收斂史，包括每一個(gè)block的殘差收斂史，進(jìn)出口流量收斂史，壓比收斂史等

56、等。關(guān)于Monitor詳細(xì)的說明請(qǐng)參見FINE用戶手冊(cè)。 12.1 在Windows下：開始程序NUMECA software fine74_1 Monitor 12.2 通過Add，加載當(dāng)前計(jì)算的res文件。,Step12：查看收斂史,附：計(jì)算殘差定義,計(jì)算殘差 收斂后為計(jì)算殘差值：,理想值,實(shí)際可達(dá)到值,全局殘差：建議全局殘差下降三個(gè)量級(jí)以上。 各塊中殘差：由于各塊中網(wǎng)格質(zhì)量以及流動(dòng)特性的不同，每一塊中的殘差下降幅度也會(huì)不同。但仍然推薦計(jì)算中,每一塊中的殘差下降三個(gè)量級(jí)以上。 進(jìn)出口流量：收斂準(zhǔn)則中最重要的一個(gè)參數(shù).建議進(jìn)出口流量相對(duì)誤差小于0.5%，且流量步再發(fā)生變化。對(duì)于有大分離渦的流

57、動(dòng)(尤其在進(jìn)出口處)，流量收斂曲線會(huì)發(fā)生振蕩，此時(shí)由于迭代中分離渦的位置和強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生不同程度的變化，呈現(xiàn)非定常特性，因此流量也會(huì)隨之發(fā)生變化(但這種變化近似為周期性)。在這種情況下，也可認(rèn)為計(jì)算收斂。 流場(chǎng)當(dāng)?shù)刂担河?jì)算迭代收斂時(shí)，流場(chǎng)每一點(diǎn)處的參數(shù)值不應(yīng)當(dāng)再發(fā)生變化，或者對(duì)于有分離渦的情況，渦內(nèi)某一點(diǎn)的參數(shù)應(yīng)當(dāng)為周期性變化。用戶可以在FINE介面中跟蹤某一特性點(diǎn)的參數(shù)，并觀察其變化參數(shù)。 總體參數(shù)：對(duì)于定常計(jì)算,所有的總體性能(效率、扭矩、推力等）都應(yīng)當(dāng)變?yōu)楹愣ㄖ?，不再隨迭代步數(shù)而發(fā)生變化。對(duì)于有大分離的情況，這些參數(shù)則會(huì)呈現(xiàn)周期性變化。這兩種情況下都可認(rèn)為計(jì)算收斂。對(duì)于非定常計(jì)算，所有的參

58、數(shù)都應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)近似周期性變化。,附：收斂標(biāo)準(zhǔn),13.1 計(jì)算掛起：Solver/Suspend，求解器會(huì)在當(dāng)前計(jì)算步完成后，存儲(chǔ)結(jié)果并停止。,Step13：掛起計(jì)算,14.1 新建若干個(gè)計(jì)算，依次修改其邊界條件及初場(chǎng)，以計(jì)算工況線。對(duì)于壓氣機(jī)計(jì)算，可通過改變出口背壓來計(jì)算工況線。 14.2 保存.run文件,Step14：多工況點(diǎn)計(jì)算,將已經(jīng)收斂的結(jié)果做為初場(chǎng)附給新的計(jì)算，可大大縮短收斂時(shí)間。,14.3 打開Task Manager 14.4 添加子任務(wù)，依次指定相 應(yīng)的.run文件,Step14：多工況點(diǎn)計(jì)算,14.5 選擇Run After Previous Subtask。 14.6 點(diǎn)擊

59、Start開啟計(jì)算。Fine會(huì)在第一個(gè)subtask完成后自動(dòng)開啟第二個(gè)。,Step14：多工況點(diǎn)計(jì)算,該功能在進(jìn)行工況線計(jì)算時(shí)非常方便，用戶只需提前設(shè)定好邊界條件，在任務(wù)欄中添加任務(wù)，F(xiàn)ine會(huì)自動(dòng)按順序依次執(zhí)行，而不需要在一個(gè)計(jì)算完成后人為開啟下一個(gè)。,附：主要計(jì)算結(jié)果文件,.cgns 求解結(jié)果，存儲(chǔ)流場(chǎng)內(nèi)所有離散點(diǎn)的參數(shù)值，用于續(xù)算或者后處理（二進(jìn)制存儲(chǔ)格式） .mf 存儲(chǔ)進(jìn)出口平均值及總體性能（文本格式） .res 存儲(chǔ)計(jì)算過程中的迭代殘差（文本格式） .log 記錄當(dāng)前計(jì)算的所有信息，包括錯(cuò)誤提示、警告信息等（文本格式） .steering 記錄任務(wù)管理器中顯示的跟蹤參數(shù)信息（文本格式） .std 記錄當(dāng)前計(jì)算迭代過程的所有信息，包括掛起、刪除、迭