MRF方法中旋轉(zhuǎn)域的選取方法研究.doc

針對(duì)MRF方法中旋轉(zhuǎn)域的選取問(wèn)題，選用了經(jīng)典的十字葉輪模型來(lái)進(jìn)行研究。十字葉輪的葉片厚度為20mm，葉片長(zhǎng)度為100mm。整個(gè)流體的直徑為1000mm，介質(zhì)為空氣。改變旋轉(zhuǎn)域的形狀與大小，觀察攪拌器所受力矩的變化。攪拌器的角速度為60轉(zhuǎn)每分鐘。先使用十字形狀的旋轉(zhuǎn)域，旋轉(zhuǎn)域的邊界到攪拌器的壁面距離為10mm。（a）算例一旋轉(zhuǎn)域的選取是沿著距壁面10mm處進(jìn)行的(b)采用10mm的全四邊形網(wǎng)格離散整個(gè)流場(chǎng)在其他算例中，也統(tǒng)一采用RKE湍流模型，并采用PRESTO離散壓力項(xiàng)，其他項(xiàng)的離散格式采用QUICK格式。在其余算例中，采用圓形的旋轉(zhuǎn)域，旋轉(zhuǎn)域的外徑分別為240mm，280mm，320mm，360mm，400mm。（c）算例二的旋轉(zhuǎn)域?yàn)橹睆?40mm的圓The interfaces separating a moving region from adjacent regions must be oriented such that the component of the frame velocity normal to the boundary is zero. This means that for a translationally moving frame, the moving zones boundaries must be parallel to the translational velocity vector. For rotating problems, the interfaces must be surfaces of revolution about the axis of rotation defined for the fluid zone. For the example shown Figure2.4:Geometry with One Rotating Impeller (in the Theory Guide), this requires the dashed boundary to be circular (not square or any other shape).以上英文來(lái)自Fluent用戶幫助手冊(cè)，手冊(cè)中說(shuō)明，MRF方法中對(duì)不同區(qū)域間的交界面有著嚴(yán)格的要求，對(duì)于平動(dòng)區(qū)域，interface的邊界必須與平動(dòng)速度方向平行，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)參考系，interface的邊界必須是以轉(zhuǎn)動(dòng)參考系坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心的圓，這樣才能保證在interface面上不產(chǎn)生垂直于interface的坐標(biāo)系速度的分量。所以，基于以上資料可知，算例一中的旋轉(zhuǎn)域選取方法是錯(cuò)誤的?。╠）使用帶有邊界法向速度分量的旋轉(zhuǎn)域的錯(cuò)誤結(jié)果從上圖中可以看到，旋轉(zhuǎn)域邊界影響到了靜止域的流動(dòng)情況，主要是由于交界面上存在著法向速度分量。而且使用這種旋轉(zhuǎn)域所求得的阻力矩明顯小于使用圓形旋轉(zhuǎn)域的結(jié)果，這是由于一部分阻力矩由交界面的法向速度分量承受了。而針對(duì)旋轉(zhuǎn)域大小對(duì)計(jì)算結(jié)果的研究初步表明，旋轉(zhuǎn)域大小的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果存在一定影響，但是影響不是特別的大。（d）旋轉(zhuǎn)域分別為240mm與280mm的總壓云圖計(jì)算結(jié)果比較圖e中給出的是旋轉(zhuǎn)域外徑為320mm時(shí)的總壓計(jì)算結(jié)果，從圖d與圖e中可以看出，隨著旋轉(zhuǎn)域的擴(kuò)大，總壓最大值也在增加，但是增加的幅度非常小，要求不高的話是可以忽略的。（e）旋轉(zhuǎn)域外徑為320mm的總壓計(jì)算結(jié)果隨著旋轉(zhuǎn)域的擴(kuò)大，所計(jì)算出的風(fēng)阻力矩分別為-0.00046709956、-0.00046749167和-0.00045596158，誤差不不是十分的大，在不是特別精細(xì)的計(jì)算中不是首要考慮的因素。根據(jù)滑移界面位置對(duì)葉輪機(jī)械內(nèi)部旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的影響（北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，王文全）的文章論述，他們?cè)谟?jì)算風(fēng)機(jī)滑移網(wǎng)格類問(wèn)題時(shí)認(rèn)為：滑移界面越靠近轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)四周區(qū)域流體的影響越?。换平缑嬖娇拷o止部件，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)四周區(qū)域流體的影響越大；滑移界面位置應(yīng)取在轉(zhuǎn)子和靜止部件之間靠近轉(zhuǎn)子的1814處。綜上所