离心泵多参考坐标系运动仿真讲解

作者 |孙一凡 仿真秀优秀讲师

首发 |仿真秀App

导读： 技术知识有个特点，很难忽悠人，真伪容易验证，而且和影视作品一样，具有一次消费性。网络上任何分享的技术知识，对于第一个研究者来说，一定是薅着头发测试研究出来，只不过有些流传广了，多个渠道都能免费获得，接受的人也就觉得这个知识点很无所谓了，没啥价值。

网上免费的东西很多很多，付费的也很多，不妨找一个自己信的过的大佬，先看看他免费分享的内容，再看看他付费的内容，就会发现一个通性问题：耶呵！讲的内容差这么多呢！人非圣人，任何人都避免不了俗气，当年圣人孔子带学生一样要收学费。那个技术大佬背后没有房贷车贷？没有父母孩子？大佬的学习过程，也是熬夜薅头发学习收集技术资料，才形成了完成的专题课程。

一、写在文前

对于爱好钻研的人来说，买几本书多收集点案例，熬夜掉把头发，一般技术问题大概率都是能自行解决的，而且这样学习效果深刻，有助于自己计算模型的进一步调整。问题是一个软件技术专题，怎么也得有几十个技术点吧？这要一个一个的研究，时间成本先放一边，茂密的头发怕是保不住了，额头锃光瓦亮的年轻人不一定是皇阿哥，还有可能是众多博士和程序员们。

付费课程自然也有良莠之分，每个课程都是作者收集资料案例、总结输出的结果，技术内容全面性是可以保障的。购买课程后要求课程内容贴合自己的实际项目，这本身就是不合理要求，毕竟课程本身是针对一般普通工程问题的。想贴合自身项目，直接联系作者做项目咨询就行了，只要费用符合要求，任何大佬都能请的动。

二、 离心泵多参考坐标系运动仿真

比如这样一个案例，离心泵多参考坐标系运动设置案例，官方帮助文档的案例，任何人都能按照操作步骤做出来，但是涉及的各个技术点，只有系统全面学习了整个动网格专题，才能更好的理解各个步骤，进而更好的处理自己模型的问题。下面就着这个官方案例的具体详细操作过程，看一下涉及的问题。

几何模型及内部结构如图所示。

“file”“read”“mesh”读入需要的几何网格模型。

选择目录中的“pump_volute.mesh”文件，点击确定。

点击“Task Page”面板中的“display”按键，打开“mesh display”对话框，“options”选项中选择显示类型。“edges”显示网格，“faces”显示几何面，一般都选择上。

网格模型如图所示。

点击模型树中的“mesh interfaces”，使用“mesh interfaces”对内部旋转域和外部静止域之间创建交界面，以便内部流体能够互相识别交换介质。该窗口只有“create”按钮，没有“manual create”选项，如果做流固耦合、循环对称等交界面设置无法完成，需要先使用命令把“manual create”选项打开。

这个问题，百度也能解决，但是捣鼓来捣鼓去可能一个小时就耗费了，但是相关课程内，可能就是一分钟就介绍完了，说难也不难的问题，只是占用时间而已。

命令查询窗口直接输入“interfaces”后，会筛选出可用相关命令形成选择列表，选择“define/mesh-interfaces”，直接在命令窗口中回车，则该命令下可用的其他命令都会显示在命令窗口中，选择复制粘贴“one-to-pairing”命令。

命令窗口提示是否使用默认的one-to-one interface 创建方法？输入no回车确认，则修改了交界面创建方法。英文输入q命令菜单返回，多输入几次返回初始命令窗口状态。

再次打开“mesh interfaces”窗口，“manual create”等按钮出现在窗口中。

打开“create/edit mesh interfaces”窗口，分别选择“interface zone side 1”“interface zone side 2”中的两个交界面，点击创建一组新的交界面。

点击“check”检查模型网格，确保网格没有负体积，检查没有接触、边界等错误信息

信息窗口显示信息。

双击模型树“models”“viscous”设置湍流模型。SST k-omega旋转机械中最为常用的湍流模型，其他使用默认选择，确定。

点击模型树“materials”，双击列表项“air”，点击对话框中的“Fluent database”打开自带的材料数据库。

滚动“Fluent fluid materials”窗口进度条到最末端，默认按照字母排序，所以water排在最后面几个里边。也可以通过对话框中的“order materials by”修改为使用化学式排序“chemical formulate”。

双击模型树“cell zone conditions”“fluid”下的“impeller”和“volute”对内外流域设置材料属性，均设置为“water-liquid”。

内流域为设置旋转区域，可以自在“impeller”和“volute”名字上直接右击选择“display”，则图形显示窗口中仅显示该部件。Fluent中点击部件右击，只能显示某个部件，没有隐藏某个部件或者全选，可以使用“add to”把其他部件显示到图形窗口中。使用“task page”中的“display”也可以显示其部件，看着和部件显示一样的效果，但是“mesh display”中显示的是各个面的网格。

选择“impeller”右击选择“edit”，打开“fluid”对话框，勾选“frame motion”设置参考坐标系方法的运动特征。该方法是一种“虚假”的运动，部件网格并不会真的运动起来计算，所以计算速度会快很多。

双击“boundary conditions”，把task page切换为边界条件任务窗口，选择“inlet”设置压力入口

设置“mass flow outlet”为质量出口，速率为77.5千克/秒。

选择图示几何面后右击选择“display”

在图形显示界面，观察显示的几个面是否为需要设置为运动跟随的几何面。旋转运动流体域的所有几何面都应设置为运动跟随，上图中空缺的几何面为：接触交界面、进出口边界条件面，都属于边界条件设置平面，无需设置运动跟随。

再次选择以上观察平面，右击选择“multi edit”，可以多个平面一起进行相关设置，提高工作效率。

打开“multi edit wall settings”对话框，选择“moving wall”及“rotational”，因为这些平面是跟随相邻区域一起运动的，所以无需再次设置运动方向和速度。

具体“moving wall”设置需根据工程实际问题情况，很多模型这一步不做，也能计算出结果，但是还是要细心体会两者的区别。

双击模型树“solution”“methods”选择计算方法。

右击“solution”“report definitions”，如图选择“mass weighted average”选择质量平均方法。设置输出监测。图上显示的面积质量平均。

双击“solution”“convergence conditions”选择刚刚新建的差值监测，设置监测条件，既差值达到多少时结束收敛计算。

击模型树节点Initialization,右侧面板中选择选项hybrid Initialization

击按钮Initialize按钮进行初始化。

残差并未收敛

表达式收敛了

关于收敛性问题，课程中有一个小节专门做了介绍，这还是一个经验问题，很多时候没有固定要求。

压力云图

速度云图

湍流云图

结果查看也是一样的，需要根据自己的需求去设置，毕竟不是毕业论文，彩图放上描述一下就行了，一般来说，工程仿真模拟最好有点问题，不然怎么改进呢？有困难要上，没有困难制造困难也要上，就是这个道理。新学期开始，估计又有不少学生要薅头发熬夜了，不如来咱仿真秀看看，薅课程的羊毛保头发吧。

审核编辑：汤梓红