Workshop 3 Axial Fan in Rotate Fluid Introduction to ANSYS CFX 02-1 WS3-1
問 題 : 此 範 例 為 模 擬 軸 流 風 扇 流 場 分 析, 此 風 扇 轉 速 為 3000RPM WS3-2
Introduction 定 義 靜 止 與 旋 轉 區 域 WS3-3
讀 入 幾 何 開 啟 Workbench, 並 雙 擊 或 拖 放 CFX Analysis Systems 選 擇 Geometry 並 按 滑 鼠 右 鍵 匯 入 幾 何 檔 點 擊 開 啟 WS3-4
開 啟 Design Modeler 開 啟 Design Modeler, 並 選 擇 單 位 為 Millimeter 點 擊 Generate 產 生 幾 何 選 擇 Tools > Freeze WS3-5
建 立 旋 轉 流 體 區 選 擇 樹 狀 視 窗 中 XYPlane 點 擊 New Sketch WS3-6
建 立 旋 轉 流 體 區 點 擊 Sketching 標 籤 點 擊 Draw->Circle 移 動 滑 鼠 於 此 座 標 原 點 出 現 P 時 點 選 滑 鼠 左 鍵, 取 適 當 距 離 在 點 選 左 鍵 WS3-7
建 立 旋 轉 流 體 區 點 擊 Dimensions->Radius 選 擇 所 建 立 之 圓 弧 於 Details View->R1 輸 入 19mm WS3-8
建 立 旋 轉 流 體 區 點 擊 Extrude 設 定 Depth 為 5.5mm, 並 選 擇 Direction 為 Both-Symmetric 點 擊 Generate 選 擇 Tools > Freeze WS3-9
建 立 包 覆 旋 轉 流 體 空 間 選 擇 樹 狀 視 窗 中 XYPlane 點 擊 New Sketch 點 擊 Sketching 標 籤 點 擊 Draw->Circle 移 動 滑 鼠 於 此 座 標 原 點 出 現 P 時 點 選 滑 鼠 左 鍵, 取 適 當 距 離 在 點 選 左 鍵 點 擊 Dimensions->Radius 選 擇 所 建 立 之 圓 弧 於 Details View->R2 輸 入 20mm WS3-10
建 立 包 覆 旋 轉 流 體 空 間 點 擊 Extrude 設 定 Depth 為 8.5mm, 並 選 擇 Direction 為 Both-Symmetric 點 擊 Generate 選 擇 Tools > Freeze WS3-11
建 立 入 口 流 道 點 擊 +z 處 圓 柱 平 面 點 擊 New Plane 點 擊 Generate WS3-12
建 立 入 口 流 道 點 擊 Plane4 點 擊 New Sketch 點 擊 Sketching 標 籤 點 擊 Draw->Circle 選 擇 座 標 原 點 取 適 當 距 離 建 立 一 個 圓 WS3-13
建 立 入 口 流 道 點 擊 Dimensions->Radius 選 擇 所 建 立 之 圓 弧 於 Details View->R2 輸 入 25mm WS3-14
建 立 入 出 口 流 道 點 擊 Extrude 設 定 Depth 為 160mm 點 擊 Generate 選 擇 Tools > Freeze 同 樣 方 式 建 立 出 口 流 道, 並 設 定 Depth 為 400mm WS3-15
布 林 運 算 - 裁 切 出 包 覆 流 體 空 間 點 擊 Create->Boolean 選 擇 Operation 為 Subtract 選 擇 Target Bodies 為 包 覆 旋 轉 流 體 選 擇 Tool Bodies 為 旋 轉 流 體 選 擇 Preserve Tool Bodies 為 Yes 點 擊 Generate WS3-16
布 林 運 算 - 裁 切 出 旋 轉 流 體 空 間 點 擊 Create->Boolean 選 擇 Operation 為 Subtract 選 擇 Target Bodies 為 旋 轉 流 體 選 擇 Tool Bodies 為 FAN 幾 何 選 擇 Preserve Tool Bodies 為 No 點 擊 Generate WS3-17
Form New Part 點 選 全 部 體 積, 包 覆 旋 轉 流 體 旋 轉 流 體 以 及 內 外 流 道, 並 按 滑 鼠 右 鍵 選 擇 Form New Part WS3-18
將 Fluid\Solid 都 選 為 Fluid, 關 閉 Design Modeler WS3-19
開 啟 ANSYS MESHING 選 擇 MESH CELL, 並 按 滑 鼠 右 鍵 點 選 Edit 或 雙 擊 滑 鼠 打 開 ANSYS MESH 設 定 網 格 參 數 WS3-20
局 部 網 格 尺 寸 控 制 新 增 局 部 網 格 尺 寸 控 制 以 體 做 選 擇 分 別 選 擇 旋 轉 流 體 區 以 及 包 覆 區 設 定 Element Size 為 1mm WS3-21
局 部 網 格 尺 寸 控 制 選 擇 入 出 口 流 道 設 定 Element Size 為 5mm 在 樹 狀 圖 的 Mesh 上 按 右 鍵,Generate Mesh WS3-22
檢 視 網 格 配 置 與 品 質 點 選 Mesh 可 檢 視 網 格, 並 設 定 網 格 品 質 檢 視 條 件 WS3-23
設 定 邊 界 與 流 體 名 稱 入 口 邊 界 出 口 邊 界 WS3-24
設 定 邊 界 與 流 體 名 稱 FAN Wall 邊 界 使 用 框 選 的 方 式 WS3-25
設 定 邊 界 與 流 體 名 稱 fluid_rotor WS3-26
File -> Save Project, 關 閉 AnsysMesh 在 workbench 的 MESH CELL 右 鍵 ->Update WS3-27
在 workbench 的 SETUP CELL 右 鍵 ->Edit WS3-28
開 啟 CFX WS3-29
Defining a Domain 定 義 計 算 域 點 擊 Create/Flow Objects 並 且 選 擇 Domain, 也 可 以 點 擊 工 具 列 上 的 Domains 圖 示 將 Domain 命 名 為 Rotating 點 擊 OK 編 輯 Domain WS3-30
Defining a Domain 於 Domain:Rotating 表 單 中 General Options 標 籤 : 點 擊 Location 方 塊 選 擇 fluid_rotor 設 定 Fluids List 為 Air at 25 C 設 定 Domain Motion 為 Rotating 於 Angular Velocity 輸 入 3000 [rev min^-1] 於 Axis Definition 保 持 Rotation Axis 點 擊 Fluid Models 標 籤 fluid_rotor WS3-31
Defining a Domain 於 Fluid Models 標 籤 : Heat Transfer 選 擇 None Turbulence Model 選 擇 k-epsilon 點 擊 OK WS3-32
Defining a Domain 定 義 計 算 域 點 擊 Create/Flow Objects 並 且 選 擇 Domain, 也 可 以 點 擊 工 具 列 上 的 Domains 圖 示 將 Domain 命 名 為 InletDomain 點 擊 OK 編 輯 Domain WS3-33
Defining a Domain 於 Domain:Inlet 表 單 中 General Options 標 籤 : B364 點 擊 Location 方 塊 選 擇 B364 設 定 Fluids List 為 Air at 25 C 設 定 Domain Motion 為 Stationary 點 擊 Fluid Models 標 籤 WS3-34
Defining a Domain 於 Fluid Models 標 籤 : Heat Transfer 選 擇 None Turbulence Model 選 擇 k-epsilon 點 擊 OK WS3-35
Defining a Domain 定 義 計 算 域 點 擊 Create/Flow Objects 並 且 選 擇 Domain, 也 可 以 點 擊 工 具 列 上 的 Domains 圖 示 將 Domain 命 名 為 OutletDomain 點 擊 OK 編 輯 Domain WS3-36
Defining a Domain 於 Domain:Outlet 表 單 中 General Options 標 籤 : B368 點 擊 Location 方 塊 選 擇 B368 設 定 Fluids List 為 Air at 25 C 設 定 Domain Motion 為 Stationary 點 擊 Fluid Models 標 籤 WS3-37
Defining a Domain 於 Fluid Models 標 籤 : Heat Transfer 選 擇 None Turbulence Model 選 擇 k-epsilon 點 擊 OK WS3-38
Domain Interface 點 選 樹 狀 圖 的 Default Fluid Fluid Interface 將 Frame Change/Mixing Model 的 Option 改 為 Frozen Rotor 點 擊 OK WS3-39
Opening Boundary 點 選 Create a Boundary Condition 圖 示 輸 入 名 稱 為 Inlet,Domain 為 InletDomain 點 擊 OK WS3-40
Opening Boundary 於 Basic Settings 標 籤 Boundary Type 為 Opening Location 為 pin 於 Boundary Details 標 籤 Mass and Momentum 中 Option 選 擇 Opening Pres. and Dirn Relative Pressure 為 0 [Pa] 點 擊 OK WS3-41
Opening Boundary 點 選 Create a Boundary Condition 圖 示 輸 入 名 稱 為 Outlet,Domain 為 OutletDomain 點 擊 OK WS3-42
Outlet Boundary 於 Basic Settings 標 籤 Boundary Type 為 Opening Location 為 pout 於 Boundary Details 標 籤 Mass and Momentum 中 Option 選 擇 Opening Pres. and Dirn Relative Pressure 為 0 [Pa] 點 擊 OK WS3-43
Wall Boundary 點 選 Create a Boundary Condition 圖 示 輸 入 名 稱 為 Blade,Domain 為 Rotating 於 Basic Settings 標 籤 設 定 Boundary Type 為 Wall,Location 選 擇 為 Blade_wall 點 擊 OK WS3-44
Solver Control 點 擊 工 具 列 中 的 Define the Solver Control Criteria 圖 示 於 Advection Scheme 選 擇 High Resolution 設 定 Max. Iteration 為 200 選 擇 Timescale Control 為 Physical TimeScale Physical Timescale 為 0.0034 [s] 於 Convergence Criteria 設 定 Residual Target 為 0.0001 點 擊 OK 關 閉 CFXpre WS3-45
CFX-Solver Manager WS3-46
CFX-Solver Manager WS3-47
Open CFD-post 求 解 完 成 後 關 閉 CFX-Solver Manager 在 workbench 中 CFX 的 Result Cell 按 右 鍵 ->Edit WS3-48
Mass Conservation WS3-49
X=0 於 工 具 列 點 擊 Location -> Plane 保 持 內 定 名 稱 點 擊 OK 於 Geometry 標 籤 中 Method 選 擇 YZ Plane X=0 點 擊 Apply WS3-50
Vector in X=0 plane 於 工 具 列 點 擊 Vector 保 持 內 定 名 稱 點 擊 OK 於 Geometry 標 籤 中 Location 選 擇 Plane 1 於 Geometry 標 籤 中 Projection 選 Tangential 點 擊 Apply WS3-51
Creating a Contour 於 工 具 列 點 擊 Contour 保 持 內 定 名 稱 點 擊 OK 於 Geometry 標 籤 中 Location 選 擇 Blade Variable 選 擇 Pressure,Range 選 擇 Local 點 擊 Apply WS3-52
Creating a Streamline 於 工 具 列 點 擊 Streamline 保 持 內 定 名 稱 點 擊 OK 於 Geometry 標 籤 中 Start From 選 擇 Inlet 點 擊 Apply WS3-53