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偏心旋转的处理方式

内容纲要

对于如下图所示的几何模型,想要计算得到静止区域内的流场分布,可以采用两种方式。

  • case1:几何模型不变,直接指定内部圆面的角速度为1 rad/s
  • case2:将计算模型改造为下图所示,采用MRF指定圆环面面的区域旋转速度为1 rad/s

1 壁面运动

直接指定内圈壁面旋转角速度为1 rad/s

  • 采用稳态层流计算
  • 指定面的旋转角速度为1 rad/s
  • 计算得到的速度分布如下图所示

2 MRF模型

采用MRF进行计算。

  • 指定内圈区域旋转角速度为1 rad/s

计算结果如下图所示。

可以看到这与直接指定壁面旋转速度并无区别。

3 总结讨论

不过这里要注意,直接指定壁面运动边界是有非常严格的要求的,并非任何情况下都可以使用。

直接指定壁面运动仅限于运动方向与壁面切向方向保持一致时。如下图所示的三种不同的模型,模型(1)可以使用壁面旋转,因为运动壁面是完整的回转几何,不过在使用时需要确认旋转中心坐标。模型(2)的旋转壁面是个椭圆,无法直接给壁面指定一个旋转角速度,因为当该椭圆面旋转时,会改变计算区域的形状。模型(3)的旋转壁面是一个不规则几何,更无法直接指定该壁面为旋转,其原因等同于模型(2)。

将模型(2)与模型(3)改造为多计算域,如下图所示,可以使用MRF、SMM模型。

除了旋转运动,平移运动有时也可以直接指定为壁面运动。此时依然仅用于壁面沿切向运动。如下图(1)所示的两个壁面均为沿切线运动壁面,在计算过程中可以直接指定其运动速度。而图(2)中的下底面运动时,有壁面方向与速度方向不相切,因此下底面不能直接指定其运动速度。

不过图(2)中的几何可以改造为下图所示所示的模型,之后利用MRF进行处理。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《偏心旋转的处理方式》
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