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离心泵模拟专题5:Fluent参数化求解

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本专题前4篇文章:

离心泵模拟专题1:水力设计

离心泵模拟专题2:网格划分

离心泵模拟专题3:Fluent离心泵性能模拟

离心泵模拟专题4:Fluent空化模拟

今天的内容是对专题3:Fluent离心性能模拟 的延伸!因为这部分内容还是在讲性能模拟的问题,只不过能够简化工作,释放劳动力!

本专题涉及到一个词叫“参数化”,简单来说就是用最少的元素,控制最多的内容。从一个物体中抽取一个或几个要素,作为参数。其他的要素,尺寸也好,阵列个数也好,作为从动要素。通过公式对参数的计算,得到所有从动要素的值。从而生成符合要求的整个物体。

这个物体你可以理解为一个零件,也可以是包含多个零件的装配体。建立起从动要素和参数的关联的这个过程,称之为参数化。这个关联(公式)是静态的,但参数是动态的,它在它的取值范围内可以随意改变。 (此处引用B站K总宅在家的论述)

我们常说的优化设计就离不开参数化,只有将模型参数化后才能针对不同的参数去择优,这个是后面的专题内容,本次专题仅涉及Fluent中参数化多组求解的问题!

一、背景

还是以离心泵模拟为例,我们要想得到泵的性能曲线,就要模拟多组工况,包括但不限于0.8Q~1.2Q这样的工况点,如果有很多组,我们总不能设置一组等它算完再手动设置下一组,有这个时间都去打球健身了,所以Fluent中参数化的优点是简化流程,节约时间!

二、Fluent操作步骤

我们还是以专题1:水力设计 中的水力模型为例,按照专题3:Fluent离心泵性能模拟 的过程完成一组工况的计算,在此前提下开始今天的教程!

首先参数化是基于Workbench这个平台的,所以打开Workbench,拖入Fluid Flow(Fluent)模块,然后导入之前的网格或者导入前面的CASE文件,我这里就沿用前面的设置了,

 

设置扬程公式监测,实时输出参数(如果不知道具体怎么设置的,请看前几个专题的内容,都讲过)

为了能够直观看到泵的效率,我们还需要监测转子的扭矩如下所示:

有了扭矩之后,就可以根据

P=M*W

来计算功率,进而得到效率!

角速度

W=2πn/60=2*3.14*1490/60=155.95

监测功率如下:

效率监测如下:

因为Mass flow outlet的流量单位是kg/s,而效率计算公式中单位制为m³/s。所以需要x3.6/3600,如上图所示!括号的用法应该规范,否则公式不合规保存不了的!

为什么我们要监测这么多参数呢,因为在泵的性能曲线中,我们有H-Q(扬程-流量曲线)、P-Q(功率-流量曲线)、η-Q(效率-流量曲线),监测这些参数后可以非常直观的显示在workbench主控界面,避免后续计算问题!

Fluent中找到进口边界条件设置,点击质量流量进口参数框后的黑色下拉箭头,点击parameters下的New Input Paramater选项

在弹出的窗口中作如下设置,将这个数据作为进口参数!

完成后如下所示,记得点击OK

然后在Fluent左下角的Parameters下面就能看到我们设置的进口参数了,当然为了方便显示和输出我们想要查看的诸如扬程、功率、效率等的参数,还需要设置参数输出

右键点击Output Parameters,点击Creat下的From report Definitions选项

勾选我们想要输出的参数,点击Creat Output Parameter按钮就可以了。然后我们就能看到了

设置完成后就可以在Fluent中初始化然后计算了,计算完成后可以看到Workbench中的模块已经有了√,说明第一组已经算完了,这个时候我们需要在workbench中双击Parameters也就是参数化设置按钮,进入参数设置界面

左侧是我们第一组的参数及计算输出结果

右边的表格中是需要我们改变进口参数输入数值的窗口,如下所示,

点击159.17数字下方的空白格,输入第二组入口流量的数值,回车进入到下一行空格继续输入下一组,我这里进口流量从100给定到了190一共10组,大家可以按需计算!值得注意的是所有工况都需要勾选后面的Retain项!

设置完成后选择所有工况,右键Update就可以进行计算了,你可以出去打会球运动一下喽!

好久没写长文,会讲的有点乱,详细的操作步骤请查看文章顶部的视频教程,如有问题可以留言区见!


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