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風(fēng)機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)邊界條件定義
　　由于需要對(duì)葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行瞬態(tài)仿真，因此需要建立不同的計(jì)算域，ANSYS中的Body功能可以用來對(duì)計(jì)算域進(jìn)行區(qū)分和定義，一個(gè)Body對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)算域，其中Body的定義為具有封閉空間的幾何區(qū)域，不同的Body可以進(jìn)行流體性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等參數(shù)的獨(dú)立設(shè)置，Body之間則通過ANSYS中設(shè)置的交界面(Interface)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換【45】。由圖3．5可知本文中風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片模型包括旋轉(zhuǎn)域和靜止域兩個(gè)計(jì)算域，旋轉(zhuǎn)域的運(yùn)動(dòng)方式為轉(zhuǎn)動(dòng)，而靜止域則保持靜止，因此需要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)不同的Body。將模型的STP文件導(dǎo)入到Geometry模塊中，使用布爾剪(BooleanSubtract)功能在將模型分為兩個(gè)Body，表示旋轉(zhuǎn)域的Body為葉片外表面與圓柱形交界面圍成的區(qū)域，命名為Rotating，表示靜止域的Body為圓柱形交界面與流場邊界圍成的區(qū)域，命名為Still。ANSYSMeshing中邊界條件的定義是為了方便后續(xù)仿真過程中Fluent處理中的邊界條件設(shè)置，使得設(shè)置時(shí)各個(gè)面的選取更加簡便快捷。將Rotating Body隱藏，定義風(fēng)場入口邊界面為Inlet，定義風(fēng)場出口邊界面為Outlet，定義風(fēng)場其他邊界面為Wall，定義Still Body的交界面為Interfacel；將Still Body隱藏，定義Rotating Body的交界面為Interface2，定義風(fēng)機(jī)廠風(fēng)機(jī)葉片外表面為Blade。
　　3．3．3網(wǎng)格劃分方法
　　通過最大元素尺寸(Element Size)的方式定義網(wǎng)格尺寸，由于靜止域區(qū)域流場比較穩(wěn)定，對(duì)于網(wǎng)格精度要求不高，定義Still Body的Element Size為50ram；而旋轉(zhuǎn)域部分由于流場變化較為復(fù)雜，而且葉片附近區(qū)域涉及轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的計(jì)算，因此這部分區(qū)域網(wǎng)格精度要求較高，定義Interfacel和Interface2兩個(gè)交界面的Element Size為4mm，定義葉片外表面Blade的Element Size為2mm，并分別設(shè)置相應(yīng)的邊界層，使得網(wǎng)格過渡較為均勻，同時(shí)保證葉片外表面附近區(qū)域的網(wǎng)格密度，保證計(jì)算的準(zhǔn)確度，選用Automatic Method作為網(wǎng)格劃分方式，對(duì)兩個(gè)Body進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最終劃分網(wǎng)格如圖3．7所示，葉片表面附近網(wǎng)格有明顯的加密，且與周圍尺寸較大的流場網(wǎng)格存在均勻的過渡。網(wǎng)格數(shù)量為1342390，網(wǎng)格質(zhì)量如圖3．8所示，網(wǎng)格質(zhì)量均高于0．2，低于0．6的網(wǎng)格占比很小，大部分網(wǎng)格集中于0．75以上的區(qū)域，表明網(wǎng)格質(zhì)量較好。3．4數(shù)值求解方案
　　3．4．1數(shù)值求解工具的選擇
　　圖3-8網(wǎng)格質(zhì)量分布圖根據(jù)離散原理的差別，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)所使用的方法主要分為有限體積法、有限元法和有限差分法三種方法，其中有限體積法在流動(dòng)問題的數(shù)值計(jì)算中應(yīng)用最為廣泛，F(xiàn)luent軟件就是一款利用有限體積法進(jìn)行離散求解的CFD軟件。Fluent收斂速度較快，求解精度較高，支持混合網(wǎng)格、滑移網(wǎng)格以及動(dòng)網(wǎng)格等多種網(wǎng)格類型，包含耦合、非耦合、隱式、顯式等多種算法，包含先進(jìn)的物理模型，能準(zhǔn)確的模擬湍流、層流等流場狀態(tài)，因此Fluent在湍流模擬、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)／變形網(wǎng)格、傳熱與相變、多相流、噪聲等方面有著廣泛應(yīng)用【47】。本文中需要對(duì)葉片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的仿真模擬需要CFD軟件擁有較強(qiáng)的網(wǎng)格支持能力以及網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)，F(xiàn)luent在這方面的應(yīng)用較為成熟，滑移網(wǎng)格和動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)可以為本文仿真模擬提供強(qiáng)大支持，因此本文選用Fluent作為數(shù)值求解工具。