[讨论]初学体会

shawwu

我也是一个初学者，有点体会也许对同是初学者的人们会有所帮助。自从ANSYS收购了当今世界上几乎所有的CFD软件公司后（V10版本以后），就将它们全纳入WorkBench的登陆窗口(Launcher)中，这方便了用户，极大地推进了CFD的普及与发展。以下对学习旋转机械CFD的体会供参考。
为了方便起见，在这里以混流式水轮机转轮为例进行说明。我认为在初学的过程中，重要的是尽快地走通全过程，不要过分追求结果的准确性与可靠性。关于一些输入与选项，只要不太离谱，就pass吧。在有了一定基础之后，再精益求精。
1 工作程序：实体造型——BladeModeler——Turbogrid——CFX(Pre， Solverl， Post)。
  这其中以实体造型与BladeModeler最为重要，因为它是基础。这个工作做好了，剩余的便是顺理成章的了。
2实体造型可根据自己已掌握的实体造型软件进行。旋转轴设为绝对坐标系的Z轴。叶片的顶视图投影放在Y轴上。单位选SI系，即长度为米。因为Turbogrid采用米单位。叶片按截面尺寸建模，两端应长出上冠(Hub)与下环(Shroud)。上冠与下环按子午面上的型线分别旋转成曲面。下环的出水边离叶片的出水边有适当的距离即可。上冠的出水一定要向尾水方向延伸长一些。也就是在子午面上，如在上冠曲线出水端点与下环曲线出水端点之间连一条直线，该线不允许穿过叶片的任何部分。不要担心上冠与下环出水侧的型线太长，因为在Turbogrid画网格时，多余部分会被自动删除。还可以进行调整。上冠与下环出水侧的型线应平滑，不能有拐点。如有，应用圆弧将其消除。
3 应为BladeModeler提供上冠曲线(Hub Curve)、下环曲线(Shroud Curve)和叶片型线组(Blade Profiles)。
4 叶片型线组(Blade Profiles)的生成：在子午面上，在上冠与下环曲线之间，用手工、目测的方式绘制三条样条流线，并分别旋转成三个曲面。然后用两曲面相交生成曲线的方法分别求出叶片与上冠、下环、以及三个曲面的相交曲线。分别称为Hub Profile、Shroud Profile、2 Profile、3 Profile、4 Profile。如果这些相交曲线分别由多个线段组成，则将分别他们拟合(Merge)成单条曲线。然后生成igs文件，保存备用。
5上冠曲线(Hub Curve) 的生成：将工作平面置于XY平面。将Hub Profile投影到工作平面上。在投影线内，绘制一条自头部至尾部的骨线。在骨线两端绘制进、出水的直线段。这两条直线应是通过转动中心的射线。将这三条线(骨线和两条直线段)沿Z轴穿过上冠曲面，生成辅助曲面。求出辅助曲面与上冠的相交曲线。如果该相交曲线由三个线段组成，则将他们拟合(Merge)成单条曲线。然后生成igs文件，保存备用。
6下环曲线(Shroud Curve) 的生成：进、出水的直线段部分与上述方法相同。骨线部分应在工作平面置于XZ平面情况下进行。
至此，运行BladeModeler程序的条件已经具备。
7 进入BladeModeler，然后File\New\Data Import Wizard回车。这实际上是个“傻瓜”式的引导程序。Wizard的意思是巫师、奇才，可以点石成金。点击Next直到出现三个文件的输出选项时，钩选第一项即可。点击Next直到右侧清单显示第一步已完成。进入第二步。获取几何图形。点击Next弹出图形界面。点击界面下方的Add File将路径指向已准备就绪的igs文件。OK后，曲线即出现在图形界面中。将同时弹出的数据表关闭即可。重复以上过程直到7条曲线全部出现。先点击右侧清单第二步中的Select Hub Curve，再在图形界面中点击相对应的曲线，被点中的曲线变为红色。用同样的方法处理Shroud Curve和Blade Profiles。做Blade Profiles时，在做完Layer 1 Curve后，下拉图形界面右下角的小窗口中的Layer 1 Curve，将其换成Layer 2 Curve，如此操作直到5条Profiles全部做完。这样第二步就完成了。
8 进入第三步，定义子午面。点击Next后，应出现上冠与下环的子午面曲线与绿色的流道网格线。检查流向是否正确。如果没有问题则可以进入第四步。如果流向反了，分别点击上冠与下环的子午面曲线，并点击下方的Edit Curve，这样会单出该线的数据表。点击数据表右侧的Reverse Order，再点击OK。流向箭头便会改变方向。如果不出现绿色的流道的网格线，分别点击上冠与下环的子午面曲线，并在数据表右侧点击Refit Curve。选一个适当数字，点击OK即可。一般应该解决问题。如果还是不行，那可能是上冠与下环的子午面曲线有问题。可能曲线上有拐点，或其他问题。这就需要从实体造型进行修改。
9 第四步没有什么，可以点击Next通过。第五步是最麻烦的一步。必须反复实践去掌握操作的尺度。关键的是点击右侧清单表中的Main Blade，然后在弹出的窗口中对叶片的进出水端部选择合适的椭圆率。进水端部的椭圆率试选1.0，出水端部如果是方的可选0.1。然后用光标调整曲线，直到OK。第五步表中全部被打上绿钩，便完成了。
10 点击Finish出现Bladegen模型的输出对话框。给出文件名和指定路径，并在Blade Account栏中给出叶片数后OK即可。这样便生成了一个后缀名为.bgd的模型文件。弹出处理临时文件的对话框，选删除。OK。
11 所有窗口自动关闭，BladeModeler 回到最初的界面。File\Open。选刚才生成的模型文件。
   你的模型就会出现。在Model\下可以更改流向、旋转方向、叶片数等。
12 File\Export\TurboGrid Import Files弹出TurboGrid File Export对话框。给出路径和文件名称，OK即可。这样便生成了一组四个文件。三个curve文件与一个inf文件。
13 将BladeModeler界面最小化。Workbench的Project界面显出。点击左下方的Turbogrid，进入Turbogrid界面。File\Load BladeGen，出现文件浏览框。选择所要加载的inf文件名和路径，OK即可。Turbogrid的功能十分强大。先争取顺利通过，把进一步深化学习留给初学同志自己解决。点左侧列表中的拓扑项Topology用MB3键选Edit。左下方弹出窗口。在Method框(None)中下拉，选J-Grid并钩选Include O-Grid，点击Apply。再点击Freeze。Create\Mesh便可生成网格。一般前期工作做得到位，应该没有问题。如果提示有负网格，则比较麻烦。有可能要彻底检查前期模型的制作质量。如果一切顺利，则可保存两个文件。第一个，File\Save State As保存一个tst状态文件。备以后直接进入当前的状态。第二个，File\Save Mesh As保存一个gtm网格文件。备下一步进入CFX-Pre时使用。
[br][br][以下内容由 shawwu 在 2007年10月10日 03:15pm 时添加] [br]
14将Turbogrid界面最小化。Project的界面显出。点击左下方Advanced CFD下面的Start CFX-Pre按钮，进入CFX-Pre界面。File\New Simulation进入新界面。点击右侧的Turbomachinery选键，给出文件名和路径，点击Save，生成一个cfx文件，并进入下一个界面Basic Setting。如旋转轴已定为Z轴，则可点击Next进入下一个界面Component Definition。点击空白框右上角的Create New Component按钮，弹出New Component对话窗口。输入部件名，并指定部件类型（旋转部件为Rotating；静止部件为Stationary）后OK。然后在细节表填写要求。如果是旋转部件，应给定转速值和单位。在Mesh File栏中打开文件浏览器，选要调用的gtm文件，OK后，绿色的部件网格模型会出现在右侧的图形界面中。按流道顺序依次创建各个部件。例如，导叶、转轮、尾水管。伸展Passages and Alignment栏。在实际情况下，导叶数和转轮叶片数很少是一样的。但各个部件的圆周夹角应该是一致的。例如导叶数为24，转轮叶片数为16，而模型是按单叶片流道创建的。这样，导叶模型必须有3个流道、转轮模型有2个流道，两者才能具有相同的45度圆周夹角。这时应按以上原则给定两个模型的正确流道数（Passages to Model）。如果模型之间角度错位，可由Theta Offset进行校正。这两项设置好后，点击Done予以完成。对于旋转部件应在Wall Configuration中对叶片与Hub和Shroud之间的间隙进行设置。
15 以上完成后，点击Next进入Physics Definition对话窗口。分别填入介质（Fluid）、仿真类型（Simulation Type）、模型数据（Model Data），其中紊流模型建议选Kappa-Epsilon、边界设置（Boundary Templates）建议选第二项、连接界面（Interface）建议选Frozen Rotor、解算参数（Solver Parameter）其中Advection Scheme建议选High Resolution、收敛控制（Convergence Control）建议选Physical Time Scale ，其值取旋转角速度Omega的倒数。
16以上完成后，点击Next进入Interface Definition对话窗口。检查一下是否有未定义项。对来自非Bladegen和Turbogrid产生的部件有可能须另行定义。
17以上完成后，点击Next进入Boundary Definition对话窗口。检查一下是否有未定义项。对来自非Bladegen和Turbogrid产生的部件须另行定义。点击Next进入Final Operation。选Start Solver后完成，并开始解算。
18 后处理CFX-Post的功能极其丰富。但我体会是，只要反复摸索，还是容易掌握。在开始时应首先点击左窗口上方的Turbo键进行数据的初始化。
[br][br][以下内容由 shawwu 在 2007年10月13日 06:19pm 时添加] [br]
[br][br][以下内容由 shawwu 在 2007年10月13日 06:21pm 时添加] [br]