MRF方法中旋转域的选取方法研究.doc

针对MRF方法中旋转域的选取问题，选用了经典的十字叶轮模型来进行研究。十字叶轮的叶片厚度为20mm，叶片长度为100mm。整个流体的直径为1000mm，介质为空气。改变旋转域的形状与大小，观察搅拌器所受力矩的变化。搅拌器的角速度为60转每分钟。先使用十字形状的旋转域，旋转域的边界到搅拌器的壁面距离为10mm。（a）算例一旋转域的选取是沿着距壁面10mm处进行的(b)采用10mm的全四边形网格离散整个流场在其他算例中，也统一采用RKE湍流模型，并采用PRESTO离散压力项，其他项的离散格式采用QUICK格式。在其余算例中，采用圆形的旋转域，旋转域的外径分别为240mm，280mm，320mm，360mm，400mm。（c）算例二的旋转域为直径240mm的圆The interfaces separating a moving region from adjacent regions must be oriented such that the component of the frame velocity normal to the boundary is zero. This means that for a translationally moving frame, the moving zones boundaries must be parallel to the translational velocity vector. For rotating problems, the interfaces must be surfaces of revolution about the axis of rotation defined for the fluid zone. For the example shown Figure2.4:Geometry with One Rotating Impeller (in the Theory Guide), this requires the dashed boundary to be circular (not square or any other shape).以上英文来自Fluent用户帮助手册，手册中说明，MRF方法中对不同区域间的交界面有着严格的要求，对于平动区域，interface的边界必须与平动速度方向平行，对于转动参考系，interface的边界必须是以转动参考系坐标原点为圆心的圆，这样才能保证在interface面上不产生垂直于interface的坐标系速度的分量。所以，基于以上资料可知，算例一中的旋转域选取方法是错误的！（d）使用带有边界法向速度分量的旋转域的错误结果从上图中可以看到，旋转域边界影响到了静止域的流动情况，主要是由于交界面上存在着法向速度分量。而且使用这种旋转域所求得的阻力矩明显小于使用圆形旋转域的结果，这是由于一部分阻力矩由交界面的法向速度分量承受了。而针对旋转域大小对计算结果的研究初步表明，旋转域大小的选取对计算结果存在一定影响，但是影响不是特别的大。（d）旋转域分别为240mm与280mm的总压云图计算结果比较图e中给出的是旋转域外径为320mm时的总压计算结果，从图d与图e中可以看出，随着旋转域的扩大，总压最大值也在增加，但是增加的幅度非常小，要求不高的话是可以忽略的。（e）旋转域外径为320mm的总压计算结果随着旋转域的扩大，所计算出的风阻力矩分别为-0.00046709956、-0.00046749167和-0.00045596158，误差不不是十分的大，在不是特别精细的计算中不是首要考虑的因素。根据滑移界面位置对叶轮机械内部旋转流场的影响（北京理工大学学报，王文全）的文章论述，他们在计算风机滑移网格类问题时认为：滑移界面越靠近转子，转子转动对四周区域流体的影响越小；滑移界面越靠近静止部件，转子转动对四周区域流体的影响越大；滑移界面位置应取在转子和静止部件之间靠近转子的1814处。综上所