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透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Tutorial 10. Using Sliding Meshes 涡轮 S1 面非定常 （tutorial 10） 绪论：这是一个非定常流动的例子，动静叶栅的非定常、周期性流动。 在这个例子中你将学习到以下内容： § 利用 tmerge 将两个网格合并成一个网格 § 定义边界条件和创建平面移动网格的分接口网格(grid-interface) § 计算定常流动(利用 coupled explicit 求解)，就象最初预测的瞬时状态 § 非定常计算 § 监视参数随时间变化的过程 §用 FLUENT 的本身的程序进行后处理和保存资料 先决条件：这个例子假定你已经熟悉基本菜单和 FLUENT 的求解程序，并且 你拥有这个例子的资料。 （没有的话说一下，我传上来） 问题描述： 这个动静叶的几何资料在 Figure 10.1(见下图)中有详述。 这个几何 模型是一个在轴流透平的穿过动静叶片的等半径处(R=0.686M)的平面。动叶 的旋转速度是 410RPM，这个动网格的移动速度等于 29.4m/s(0.686*410/60), 流体介质是空气，已知静叶入口的总压和总温，出口的静压。进口的马赫数 为 0.07，流动是可压缩的。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解准备工作： FLUENT 帮助文档中的 slide/rotor.msh 和 slide/stator.msh 文件 将 复制到你的工作目录下。 注意：叶片内部和叶片周围的流动区域，在动叶片周围的网格是移动的。！ ！记住 Cx=0.1524mblade pitch=0.1959m 这两个数，以后要用到！MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第一步：合并这两个网格文件1． 开始 tmerge ,单击开始-运行，输入 CMD ，在 DOS 命令状态下输入 utility tmerge C2d 2． 输入文件名 rotor.msh 和 stator.msh,如下图所示。缩放比例为 1 1 ，旋 转位置 0 0 ，旋转角度 0 。最后输入输出文件名 slide.msh注意：上图的输入顺序MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第二步：网格1． 2． 启动 FLUENT 2D 求解器 读入网格文件 slide.msh File 3． → Read → Case…检查网格 Grid→CheckFLUENT 将进行多项网格检查， 并在主窗口显示检查结果。 注意察看结果 中的最小体积(minimum volume)，这一项必须是正值。 4． 网格比例 Grid→Scale…(a)在 Units Conversion 下 Grid Was Created In 选择 in(英寸)。 (b)单击 Scale 按扭，改变网格比例。MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解此时最终的网格尺寸应该出现在面板上。5．展示网格(Figure 10.2) Display →Grid…注意：你可以使用鼠标右键在网格边界上单击，以查看网格上各条线的标签。 有如 Figure10.3(下图)，图中左边的边界是压力进口，右边的是压力出口，网 格上部是周期性边界，静叶的网格部分是 wall-7 和 fluid-9 。动叶的网格部 分是 wall-16 和 fluid-18 .(用鼠标右键单击， 标签为 interior-8 和 interior-17 的 是流动区域)。 你可以利用 Zone Surface 面板创建流动区域 fluid-9 和 fluid-18， 利用 Grid Display 控制面板展示这些区域。 如果你希望在这个网格展示窗口加上自己的注释， 可以用 Annotate 控制面板 创建。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Display→Annotate…MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第三步：模型1． 选取 coupled explicit(耦合,隐式)求解器 Define → Models →Solver… 按下图进行选择注意：开始，你必须对这个流场进行定常求解。然后以这个定常流场为初始 解，进行非定常求解。非定常求解同样是在这个控制面板设置。即上面图中 time 框中选取 Steady 或 Unsteady(定常，非定常).MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解2．确定湍流模型为κ-ε模型。 Define → Models →Viscous… 按下图进行选择注意：这个流动的雷诺数大约为 10**5,并且流动是充分紊乱的。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第四步：物质1． 选取空气为工作物质(这是一个默认的物质)，并且流体的密度选为真实 气体(ideal-gas).其它各项均保持默认值。 Define →Materials… 按下图进行选择!在密度选取为 ideal-gas 之后，不要忘了在这个面板单击 Change/CreateMCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第五步：运行条件1、 设置这个压力为 0 Pa. Define →Operating Conditions… 按下图进行设置这个压力为参考压力。在边界条件设置中的进出口压力将用到这个压力。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第六步：边界条件Define →Boundary Conditions… 按下图进行设置 1、设置进口条件。(pressure-inlet-3)(a) 将这个域的名称，pressure-inlet-3 改为 pressure-inlet. (b) 设置 Gauge Total Pressure 为 101325Pa. (c) 设置 Supersonic/Initial Gauge Pressure 为 Pa. (d) 设置 Total Temperature 为 300 K. (e) 在 Direction Specification Method 右边选取 Direction Vector. (f) 在 Turbulence Specification Method 右 边 选 取 Intensity and HydraulicMCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Diameter. (g) 设置 Turbulence Intensity 值为 5%,Hydraulic Diameter(节距)值为 0.1959m. “hydraulic diameter”边界层厚度，与叶片本身的形状及流动有关/ 2、出口条件(pressure-lutlet-14) 按下图进行设置(a) 将这个域的名称 pressure-outlet-14 改为 pressure-outlet. (b) 设置 Gauge Pressure 为 97576 Pa. (c) 设置 Backflow Total Temperature 为 300K. (d) 在 Turbulence Specification Method 右 边 的 列 表 中 选 取 Intensity and Hydraulic Diameter. (e) 设置 Turbulence Intensity 为 5%,Hydraulic Diameter 为 0.1959 m. 注意：这 Turbulence Intensity 和 Hydraulic Diameter 的值，进出口相同。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解3、设置静叶片(wall-7)和动叶片(wall-16),单击 Momenturm 标签，保持缺省值。此时，无论静叶还是动叶的移动速度默认值都是 0，虽然实际上动叶是运动 的，但是这里设置为不动是正确的，FLUENT 计算时认为动叶片是和网格一 起移动的。4、设置静叶一侧的流动条件(fluid-9)MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(a) 更改此区域的名字 fluid-9 为 fluid-stator. (b) 设置 Material Name 为 air, Motion Type 为 Stationary. 提示：在这一列表中查看 Motion Type. 5、 设置动叶一侧的流动条件(fluid-18)MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(a) 将这一区域的名字 fluid-18 改为 fluid-rotor. (b) 设置 Material Name 为 air， Motion Type 为 Stationary. 之后，当这步定常计算完成之后，你必须返回这里设置动叶为移动的。 6、 定义这个动静叶交接面的移动区域为 interface zones. pressure-outlet-5. 其 中这 个 移 动 区 域 是 pressure-inlet-12 和pressure-inlet-12 是动叶入口边界，pressure-outlet-5. 是静叶出口边界。 这两处分别属于 rotor.msh 和 stator.msh 文件。定义为 interface 类型的边 界是两处网格的结合部分。 (a) 在这个边界设置面板中选择 pressure-inlet-12 并定义为新的类型 interface.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(b) 在弹出的对话框中单击 Yes.改变边界类型.(c) 将这区域的名字改为 interface-rotor.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(d) 重复这一步， pressure-outlet-5 改为 interface 类型， 将 名字为 interface-statorMCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第七步：网格分界面在这一步你能创建一周期性网格，在动叶和静叶之间的区域 Define →Grid Interface… 参考下图进行设置1、在 Interface Zone 1 列表中选择 interface-rotor.这一步在两个列表中选择区域，它们的次序没有意义。 2、 3、 4、 在 Interface Zone 2 列表中选择 interface-stator. 在 Grid Interface 中输入新名字 interface-rotor-stator. 在 Interface Type 中选择 Periodic，并单击 Create.这一分界面是在两个区域(固定和移动)之间的，并且经过处理，两处 网格之间不能有重叠。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第八步：求解：动叶固定的定常流动1、 Solve 定常流求解的初始化 → Initialize →Initialize… 参考下图进行设置(a)在 Compute From 列表中选择 pressure-inlet (b)单击 Init 和 Close 关闭这个控制面板。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解2、 Solve设置求解参数 → Controls →Solution… 参考下图进行设置(a) 设置 Courant Number 为 2. 设置 Courant(克朗特)数为 2.0 可以使这个定常流动求解迅速收敛。(关于这个 Courant 数的更多说明见第九步，动叶移动和时间步长) (b) 设置 Multigrid Levels 为 5. 多叶栅网格为 5 级。。 。。 (c) 在 Discretization 下的三项 Flow、Turbulence Kinetic Energy 和 Turbulence Dissipation Rate 均选择 Second Order Upwind. 时间顺序离散化MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解3、 Solve显示残差数 → Monitors →Residual… 参考下图进行设置(a)在 Options 下选择 Plot,并单击 OK. 4、 监测动叶片压力收敛(wall-16)注意：此时动叶压力的收敛是定常流动的。此时监测的是动态的曲线，就象 压力收敛过程一样。在这里，这个参数写入了一个文件,cl-hist.ss.你还可以将 其它一些变量写出来（质量等） ，按你的习惯。 Solve → Monitors →Force… 参考下图进行设置MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(a) 在 Coefficient 下拉列表中选择 list. (b) 在 Wall Zones 列表中选择 wall-16(动叶). (c) 在 options 下的复选框选取 Plot 和 Write. (d) 在 File Name 一栏中填入文件名 cl-hist.ss. (e) 在 Plot Window 一栏中填入 1. (f) 单击 Apply, 并单击 Close,关闭这个控制面板.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解5、 Report在 Reference Values 表中输入计算系数 →Reference Values… 参考下图进行设置(a) 在 Compute From 下拉列表中选择 pressure-inlet (b) 在 Area 项中填入 0.1524m**2. (c) 在 Length 项中填入 0.1524m(轴向长度) 6、 File 7、 保存这个定常流 case 文件(slide.ss.cas). → Write →Case…开始 500 步的计算MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Solve→ Iterate…查看两个残差显示面板。 注意：在 500 步计算之后，残差并不能完全收敛。在这里，这个计算 结果只是为下一步的非定常计算做准备。8、 File保存数据(slide_ss.cas 和 slide_ss.dat) → Write →Case & Data…注意：如果你输入的文件名在这个文件夹下已经存在，FLUENT 会提 示你是否覆盖原文件。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解9、 Display展示这个定常流的速度矢量(Figure 10.5) →Vectors… 参考下图进行设置(a) 在 Scale 栏填入 10. (b) 单击 Display. 在这个流道内最大速度是 140m/s.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解10、 在这个图形窗口增加三个周期性的图形 Display →Views… 参考下图进行设置(a) 在 Periodic Repeats 项中输入 3. (b) 在 Periodic Repeats 标签下单击 Define…按扭. 此时打开了 Graphics Periodicity 控制面板.(c) 单击 Reset. 这时 Translation 下的 Y 值重新显示 (d) 在这个 Graphics Periodicity 控制面板单击 OK. (e) 在 Views 控制面板单击 Apply.MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解此时图形窗口重新显示， 可以看到多了三个周期性的叶栅速度矢量图。 如图 10.5MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解11、 显示这个定常流的静压等值线(Figure 10.6) Display →Contours… 参考下图进行设置这个定常流动显示了在这个流道内的压力分布，在吸力面的压力是低 的，在动叶周围显示的是滞止压力。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第九步：动叶移动的非定常流动在这一步你能看到动叶移动网格和动叶的移动速度动画。 1、 Define 非定常流计算 → Models → Solver… 参考下图进行设置(a) 在 Time 项的下面，选择 Unsteady (b) 在 Unsteady Formulation 下选择 2nd-Order Implicit.FLUENT 计算非定常流动， 按时间步进行。 时间步是以 得到的。CFL 数依据你的计算模型设定。计算MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解2、 Define定义动叶区域为移动网格(fluid-rotor) → Boundary Conditions… 参考下图进行设置(a) 在 Motion Type 下拉列表中选择 Moving Mesh. (b) 在 Translational Velocity 项下的 Y 向填入-29.445. 3、 File 4、 保存这个网格文件(slide_un.cas) → Write →Case…预览这个动叶网格的移动MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Solver→Mesh Motion…参考下图进行设置(a) 在 Under Number of Time Steps 项选取 50. (b) 单击 Preview. 在图形窗口展示了动叶网格的移动过程 5、 读取这个网格文件之后进入 FLUENTAs the mesh preview option advances the time step, thereby updating the mesh, it is essential to reread the case _le to ensure that the mesh is at the proper position before the calculation is started. If the case _le is not read again and the solution is initialized after the mesh preview, the solution time is initialized to zero but the mesh does not go back to its original position.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第十步：求解：非定常流动1、 在计算参数控制面板上的 Courant Number 项输入 1. → Controls → Solution… 参考下图进行设置 SolveMCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解2、重新设置监视面板 → Monitors → Force… 参考下图进行设置Solve(a) 在 File Name 栏中输入 cl-hist.td (b) 单击 Apply. (c) 单击 Clear. (d) 在弹出的对话框中输单击 Yes.如果你没有清除以前的监测数据，FLUENT 将以以前的数据为依据重新绘制。 (e) 在这个控制面板单击 Axes… 按扭 此时将打开 Axes-Force Monitor Plot 控制面板MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(f) 在 Axis 标签下，选择 X(缺省值) (g) 在 Number Format 栏内，在 Type 标签下选择 float. (h) 设置 Precision 值为 4. (i) 单击 Apply.(j) 在 Axis 标签下选择 Y.MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(k) 在 Number Format 栏内，在 Type 标签下选择 float.并设置 Precision 值为 4. (l) 关闭 Axes-Force Monitor 和 Force Monitors 控制面板。 3、 Solve 设置时间步长参数 → Iterate… 参考下图进行设置(a) 设置 Time Step Size 值为 0.0001 秒. (b) 设置 Max Iterations Time Step 为 20. (c) 单击 Apply. 注意：要正确设置这个时间步长。一个动叶沿运动方向到下一个动叶的位 置的时间 T=(0.1959m)/(29.4m/s)=6.7*10**-3 sec 这里设置时间步长为 0.0001 秒，67 个时间步将完成一个运动周期。MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解4、 File 5、保存这个移动网格文件(slide_td.cas) → Write → Case…开始计算，1000 时间步!1000 时间步的计算将占用大量的 CPU 资源。为节省计算量，你可以在 0.1秒后读取 case 和 data 文件： slide01.cas 和 slide01.dat 在读取这两个文件之后，跳过第十一步：在 t=0.1 秒的后处理。(这个文件可 以在你的工作目录中找到) 在 1000 时间步计算后，你可以停止 FLUENT 计算在时间为 0.1 秒时。此 时大约为 15 个周期(15*6.7e-3 秒=0.1 秒)MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解6、重新设置系数 → Monitors → Force…Solve(a) 单击 Axes… 按扭 此时将打开 Axes - Force Monitor Plot 控制面板i. ii. iii. iv.在 Axis 标签下选择 X 在 Options 标签下，取消对 Auto Range.的选择 在 Range 标签下，Minimum 项填入 0.02,Maximum 项填入 0.1 单击 ApplyMCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解v. vi. vii.在 Axis 标签下，选择 Y. 在 Options 标签下，取消对 Auto Range 的选择. 在 Range 标签下，Minimum 项填入-9.2,Maximum 项填入-7.6.viii. 单击 Apply，并闭这个控制面板 (b) 在 Force Monitors 控制面板中，单击 Plot. 图形窗口显示如图 10.8MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解7、 File保存在时间 t=0.1 秒的 case 和 data 文件(slide01.cas 和 slide01.dat) → Write → Case & Data…MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第十一步：t=0.1 秒的后处理1、 速度矢量图(Figure 10.9) → Vectors… Display2、静压等值线图(Figure 10.10) → Contours…DisplayMCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解3、查看这个流道的瞬时总压损失MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Report→ Surface Integrals…参考下图进行设置(a) 在 Report Type 下拉列表中选择 Mass-Weighted Average. (b) 在 Variable 下的两个下拉列表分别选择 Pressure…和 Total Pressure (c) 在 Surfaces 下拉列表选择 pressure-outlet. (d) 单击 Compute. 主窗口中显示出压力值，我总不能和这个例子的结果一致，哪位做的结果 和例子一致在论坛说一下！ 4、 画出动叶叶片表面的压力分布图(载荷分布)(Figure 10.11) Plot → XY plot… 参考下图进行设置MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(a) 在 Y Axis Function 的两个下拉列表分别选择 Pressure…和 Pressure Coefficient. (b) 在 Surfaces 列表中选择 wall-16. (c) 单击 Plot.MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解这是我做的，和例子不一致啊， 差距咋就这么大呢？MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解第十二步：后处理与保存1、 File → 设置每隔 5 时间步保存相关文件 Write → Autosave… 参考下图进行设置(a) 设置 Autosave Case File Frequency 和 Autosave Data File Frequency 的值均为 5. (b) 在职 Filename 下输入文件名 slie.gz (c) 单击 OK. 此外：如果你想得到一个动画的参数变化过程，可以使用 Solution Animation 控制面板。关于这个方法在 Tutorial 4 中有描述。 2、 重新设置监视参数MCHYH 原创.cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解Solve→Monitors→ Force…参考下图进行设置(a) 在 File Name 标签下输入文件名 cl-hist.cyc (b) 单击 Apply. (c) 单击 Clear. 这将清除原来的数据，会弹出对话框询问 (d) 单击 Yes (e) 单击 Axes…按扭 此时弹出 Axes C Force Monitor Plot 控制面板 i. ii. iii. iv. v. vi. 在 Axis 标签下，选择 X. 在 Options 标签下选择 Auto Range. 单击 Apply. 在 Axis 标签下选择 Y. 在 Options 标签下选择 Auto Range. 单击 Apply,并关闭这个 Axes C Force Monitor Plot 对话框MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解(f) 关闭这个 Force Monitors 控制面板 3、 连续 70 时间步计算这时是继续上一步的 t=0.1 秒的计算结果进行计算 Solve → Iterate…连续 70 时间步计算的时间参数收敛如下图。4、查看一个周期内不同时间步的参数(a) 读取数据文件 File → Read →Case & data…(b) 展示静压等值线 这里显示了两个时间步的压力等值线.Figures10.13 and Figures10.14 Display →Contours…此外：如果你想得到一个动画的参数变化过程，可以使用 Solution Animation 控制面板。关于这个方法在 Tutorial 4 中有描述。MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解概要：……MCHYH 原创 .cn透平叶栅 S1 面非定常（移动网格）求解附录：动画过程(Animate)MCHYH 原创.cn
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各位，我用fluent非热平衡模型计算多孔介质流动，有传热，非稳态的，我没有设置残差等级，就让它一直算下去，但是计算过程中老是算不了多少步就自动停止，再次点calculation之后过不了几步又会停止，而且在图形界面左下角显示计算时间那个地方一直是0（如图），不管算了多久一直是0。计算的那个countour图貌似也没什么变化，这可能会是什么原因呢？我算的是二维的，很简单一个模型，不知道怎么会这样。拜托各位帮帮我吧~小女子感激不尽啊~~
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对头，我刚刚看了，我忘设置了，我太2了~~谢谢~~:sweat:
哈哈，好可爱阿你这
嘿嘿嘿，谢谢啊~~
是啊，哎呀，太粗心了~主要是软件菜鸟，好多困难啊~~
不要心急，静下心来，慢慢做，慢慢摸索，多看Fluent帮助文件。多做算例，多思考算例的设置，
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