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CFX5旋转机械 Turbomachinery Modeling in CFX-5 吴治永 wuzhiyong@ 2007-8-30 Slide Serial No.2 培训内容 为什么要用CFD CFX软件框架 CFX5分析步骤 几何建模 网格划分 模型设置、求解 结果分析 使用技巧 压气机和涡轮 水泵和水轮机 风扇和风机 交界面模型 例子 2007-8-30 Slide Serial No.3 为什么要用CFD 旋转机械发展趋势： 复杂化、精密化，旋转机械中的流动形式变化多样 CFD是一种模拟仿真技术，在工程设计中的应用主要在于模拟预测 各种流场的流动情况。以预测水泵性能为例，目前在水泵设计中采 用的方法主要有三种： 经验公式 1、不能反映微小的设计差异对性能的影响 2、只能给出水泵的总体参数 模型实验 CFD 2007-8-30 Slide Serial No.4 为什么要用CFD 水泵特点：复杂化、精密化，水泵中的水流动形式变化多样。 CFD是一种模拟仿真技术，在工程设计中的应用主要在于模拟预 测各种流场的流动情况。以预测水泵性能为例，目前在水泵设计 中采用的方法主要有三种： 经验公式 模型实验 1、较长的实验周期 2、昂贵的费用 3、只能给出水泵的总体参数 CFD 2007-8-30 Slide Serial No.5 为什么要用CFD 水泵特点：复杂化、精密化，水泵中的水流动形式变化多样。 CFD是一种模拟仿真技术，在泵设计中的应用主要在于模拟预测 水在泵的入口段、叶轮和涡壳中的流动情况。以预测水泵性能为 例，目前在水泵设计中采用的方法主要有三种： 经验公式 模型实验 CFD 1、成本低，毋需真实搭建实验台、加工实验件 2、速度快，一次分析仅需半小时到两小时 3、资料完备且可模拟各种不同的工况，可获得详细的流动细 节信息 2007-8-30 Slide Serial No.6 为什么要用CFD 经验公式 CFD 模型实验 水泵几何复杂度 简单 不限 不限 对经验参数的依赖 完全依赖 不依赖 不依赖 预测成本 最低 较低 最高 预测周期 最短 较短 最长 预测信息量 很少 最详细 较少 预测可靠性 最差 较好 最好 三种水泵性能预测方法对比表： 2007-8-30 Slide Serial No.7 CFD的优势 详细分析 高质量 节省时间 节省开支 新设计方案快速验证 自动参数化分析 基于计算机技术优化设计 知识继承性 2007-8-30 Slide Serial No.8 CFD的缺点 观点: CFD 不能替代实验 CFD 可以减少试验次数 试验验证必不可少 不确定性: 计算误差 模型误差 (turbulence) 边界条件 数值方法的鲁棒性 2007-8-30 Slide Serial No.9 CFX5软件框架 Geometry/Mesh CFX-CAD2Mesh Physics Definition CFX-Pre Solver CFX-Solver Manager Post-processing CFX-Post TASCflow + CFX-4 + new-technology = CFX-5 + 2007-8-30 Slide Serial No.10 DesignModeler CFX-Mesh CFX-Pre CFX-Solver CFX-Post CAD ICEMCFD CFX－BladeGen CFX－TurboGrid CFX5软件框架 旋转机械例子 2007-8-30 Slide Serial No.12 CFX5分析步骤 三维CAD建模/数据准备 划分网格 设置流动条件 求解 查看分析结果 2007-8-30 Slide Serial No.13 CFX5分析步骤（1） 三维CAD建模 用 DesignModeler 或 者 专 业 的 三 维 CAD 软 件 如 UG、Pro/E、 SolidWorks等建立三维模型。 2007-8-30 Slide Serial No.14 划分网格 用TASCFlow读入三维CAD模型，划分结构化或非结构网格。 CFX5分析步骤（2） 2007-8-30 Slide Serial No.15 设置流动条件 输入泵入口流量、泵转速等工况参数 湍流模型 初始条件 求解控制等 CFX5分析步骤（3） 2007-8-30 Slide Serial No.16 CFX－solve求解 CFX5分析步骤（4） 2007-8-30 Slide Serial No.17 CFX－post查看分析结果 CFX5分析步骤（5） 流场分析（压力、速度等等） 总参数分析（流量、扬程、效率） 结论 2007-8-30 Slide Serial No.18 旋转机械分类 压气