对某型涡喷发动机离心式压气轮开口流场的分析

longe2

2018又是新的一年，最近不见各位喷友出来露面，我就随便发个水贴，希望能抛砖引玉。话不多说，言归正装，以前也没做过流体机械的分析，最近打算学学这方面的CAE技术，于是决定拿KJ66开刀，简单的分析下KJ66的压气机的基本技术参数。这次分析使用的是ANSYS,这款软件功能强大，兼容性好，技术文章多，案例多；无疑是分析涡喷技术参数的最好工具了，看到群里也有用这个软件做分析的，不过这次我决定使用ANSYS中专门对付流体分析的CFX模块。

这是本次分析的模型了，自己对照KJ66的图纸画的，软件使用的UG，对于UG和SOLIDWORKS，相信大家都不陌生吧，SOLIDWORKS我也经常使用，不过感觉建模上不如UG给力，画画一般的模型足够了，但如果涉及到涡喷上需要曲面处理的复杂模型，只能动用UG了。

这个是使用ICEM划分出的网格，这里科普一下，分网是有限元分析的基础，分网的好坏决定了计算的准确与精度，这里我设置网格最大为2mm，就算这样，ICEM的优化也十分优秀，分网后很理想。


分网后就是施加条件了，包括载荷，对接触面的定义以及一些其他的流体分析参数，鉴于过程比较复杂，这里就不多说了，有兴趣的可以到大群找我，一起探讨(QQ:941558778)。

这里是条件施加结束后的情况了，一般对于流体旋转机械，ANSYS是有专门的模块，这里也不多说了，感兴趣的喷友可以加上面的QQ一起探讨。

接下来就是求解了，这是求解后处理过的云图，表示的是气体的压力分布。

这是流场的流线分布了，红色代表的是流速大，可以看到在叶尖流速都很大。因为ANSYS对流场分析是建立在固有模型的基础上的，尤其喘流，就几个模型，这就意味着当流速接近声速时，ANSYS其实已经很难进行准确的分析了。

这个图更直观了，基本是符合实际状况的。可以很清楚的看到气体被压缩的过程，这个过程就是随着流到的缩小，气体流速增大，压强增大，在出口处达到最大值，如果经过后续的扩压器扩压，流速降低，压强继续增大。

yanghl1001

楼主应该花了不少精力在上面，做到这样已经很不错了，但是里面还有一些问题
1、楼主叶轮的尺寸是 m，60m的叶轮？应该是mm。单从这里来看，你的计算就已经不对了；
2、对于整周计算的叶轮，网格量太少了，一般都是计算单通道，网格数量100万左右，利用TurboGrid画网格；
3、壁面压力到了5？你的边界条件怎么设置的，包括进出口边界条件？这种尺寸叶轮压比也就3左右；
4、叶轮的转速给的多少？从你的速度结果来看应该是没有给转速
楼主后续可以再尝试一下，CFD很好，但是没做好就只能叫colorful fluid dynamics了

longe2

yanghl1001 发表于 2018-1-18 11:12
楼主应该花了不少精力在上面，做到这样已经很不错了，但是里面还有一些问题
1、楼主叶轮的尺寸是 m，60m的 ...

1.流速的单位是m s^1，叶轮的单位是mm。
2.网格数量越多不一定就越好，ANSYS求解计算使用迭代的方式，网格越密，节点的迭代误差就多，最后导致分析失败。细密的网格并不意味着就是好的网格。网格划分的目的是在离散的位置获得解，良好的网格应该服务于计算模型，只要计算结果符合物理事实且足够准确，网格就是好的网格。。。但是这并不是真的，因为一些物理问题必须建立模型。例如在CFD中，如果要使用标准壁面函数，则粘性子层内的任何节点都会使得壁面函数失效，这不仅浪费计算资源，还有可能造成非物理解。即使使用LES，过度细密的网格也可能导致更大的误差以及非物理解。。。。（复制粘贴好累，希望能解决你的困惑）。。。“利用TurboGrid画网格”这句话只暴露了你没有使用过TurboGrid，使用ICEM分网是专业做法，尤其存在壁面潜流的状况下，针对叶尖网格优化能有更好的作用。
3.壁面压力是0.5MPa,这个是我设定的，分析主要是看内部流体的状况，不知“3”你的单位是不是pa。3Pa不知有什么技术资料佐证？
4.叶轮的转速的确没有，不知道要怎么设置，没有技术资料指导，运动是相对的，比如你分析机翼，难道就要非要设置机翼的速度是***m/s?难道就不能设置空气的速度是***m/s?
谢谢交流，不过如果分析叫colorful fluid dynamics了那还是CFX吗？注意不是CFD。两者有区别。

yanghl1001

longe2 发表于 2018-1-18 13:47
1.流速的单位是m s^1，叶轮的单位是mm。
2.网格数量越多不一定就越好，ANSYS求解计算使用迭代的方式，网格 ...

楼主确实应该好好学习一下流体力学和叶轮机械，然后再看我给你说的几条建议，祝好

best0816

yanghl1001 发表于 2018-1-18 15:33
楼主确实应该好好学习一下流体力学和叶轮机械，然后再看我给你说的几条建议，祝好 ...

点评一下我们那个CFD
来自: 微社区

yanghl1001

best0816 发表于 2018-1-18 21:37
点评一下我们那个CFD

你们做的很专业，提几个我的建议，看你们之前有没有想到
1、前缘厚度可以减薄一些，从50%叶高上看前缘比较厚；
2、叶轮尾缘位置分离较大，可适当调节后弯角，同时调整叶片的角度分布；
3、重点关注气流角的匹配，特别是叶轮出口和径向扩压器进口的匹配；
4、扩压器叶片稠度感觉有点大，因为不知道具体尺寸，这个不一定对；
供参考