昨天和一个网友聊到了这个问题,大佬想参数化设计无轴推进器,事实上CFturbo目前并不能实现这个正向设计的功能,一方面轮毂不能设计为0,另一方面从下图可以看到无轴推进器与常规叶轮正好相反,叶尖在中间,轮毂在外侧。
所以既然正向设计走不通,可以采用其他软件设计,利用CFturbo逆向来做参数化的一个设计和仿真。
那么问题来了,CFturbo逆向轴流模型必须要有hub、shroud和叶片,对于无轴的推进器来说,流体域中间没有轮毂所以流体域是实心的,那么hub从哪里来?如果我们给流体域人为拉伸切除一个圆柱作为hub,那流体域又变成有轴了,与实际不符。
我提出的想法是先给流体域抽空心做逆向参数化设计然后在计算时再添加一个圆柱流体域补齐,最终流程如下图所示:
步骤1:流体域抽取
对现有模型进行内流道流体域抽取,将涵道内壁抽取全流体域,得到如下区域:
步骤2:拉伸切除流体域
就是在流体域中心抽取一个圆柱体,仿佛身体被掏空的感觉。
这里需要注意,因为叶片叶尖形状的不同,可能是与内切圆柱吻合也可能非规则,所以内部圆柱可以不用完全与叶片接触,留有部分间隙也可!
步骤3:CFturbo逆向上述模型
逆向之前的选择需要注意一下,我们在选择模型类型的时候可以选择轴流泵或者导叶,但是如果选了轴流泵,那么你就必须要给叶片顶部设置页顶间隙,但是实际上模型并没有这一块水体,所以这里需要选择Stator,那么问题又来了,推进器肯定是旋转的,Stator可以旋转吗?人是活的,CFturbo只管设计,模型旋转与否我们是在求解器CFX或者Fluent中控制的!
既然我们选了Stator,那么在逆向的时候要勾选“With blades”按钮才能继续逆向叶片
记得修改叶片数后Update
逆向完成,在CFturbo主界面激活模型,然后我们来看模型,确认是没有配置叶顶间隙的,Good
步骤4:联合Workbench参数化
将模型通过SCDM接口导入Workbench后,选择需要的参数,比如包角、进出口安放角等,来实现参数化设计与仿真的目的!
步骤5:建立内部圆柱体流体域
这是建立在参数化叶片的时候不改变叶片顶部直径的情况下,这个内圆柱是完全不改动的,所以这个固定模型作为辅助构件可以参与到参数化流程中去!
上图中间这部分圆柱就是这一步的工作,因为在每一次参数修改更新后,叶轮的hub命名是不发生变化的,所以我们为了与hub配对,需要给圆柱体提前在SCDM中做好命名。
步骤6:网格装配联合计算
因为是两个软件生成的模型,我们就不做装配了,只需要将网格组装起来求解即可。单独拖入mesh模块对圆柱体或者你要考虑的其他间隙做网格划分,然后与CFturbo生成的模型网格组合,共同输入Ansys CFX求解器模块中计算即可。
注意点
因为涵道内的流体是旋转的,所以不仅叶片部分流体域要转动,组装的圆柱体也要随叶片一起转动,在流体域属性中需要注意。另外因为我们人为添加了交界面,涉及到数值传递的问题,所以外圆柱面与叶轮内部hub面网格类型及尺寸应尽量保持一致!
以上是个人观点,可能存在错误,欢迎指正!