NASA Stage35压气机培训教程

Vref 为特征速度（m/s） 其中：
Lref 为特征长度（m）
v
为运动粘度（m2/s）
Y 为无量纲参数
Step 6 B2B网格_Grid Points
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静子叶片网格分布 转子叶片网格分布
附：网格数目调整原则
NUMECA为了加速收敛，采用了多重网格技术（详细介绍参见FINE计算 设定中数值模型，即Numerical Model部分）。而多重网格的层数是通过 网格数目来确定的。因此，为了满足计算时能够采用多重网格，在设置 网格数目时就要满足一定的要求。
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周期性连接表面控制（匹配/非匹配）、周向网格数目控制、间 隙内网格控制等。 4. 光顺步数控制(Optimization Control) 5. 观察不同叶高B2B网格分布（Active B2B Layer）
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Step1 几何导入
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5. 用网格面生成几何面 6. 将几何面用多条曲线表示
7. 将这些曲线分别输出
端壁数据提取：
选中轮毂和轮盖上任意一条从进口至出口的曲线输出即可。
第一部分：网格生成
STEP 1
STEP 2 STEP 3
定义/导入几何参数，定义叶片参数
生成默认的拓扑结构 –自动生成 子午面控制 – 人为设置 叶片 – 叶片控制 – 人为设置 生成三维网格 检查网格质量 保存网格及模板
叶尖速度
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20.8kg/s
454.456 kg/s 0.7
转子进口轮毂比
动叶展弦比
静叶展弦比 动叶叶片数 静叶叶片数 叶尖间隙
1.19
1.26 36 46 0.408 mm
培训内容
AutoGridTM 网格生成
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2
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n
1 （n >2）
多重网格的层数为：min（n）＋1 如：17＝24＋1，min（n）＝4，即满足5重多重网格。 61＝25＋24＋23＋22＋1，min（n）＝2，即满足3重多重网格。 在IGG/AutoGrid中，用户可以方便地通过网格输 入框右侧的箭头选择网格数目，以保证其符合多 重网格的要求。
1、可以保证质量、动量、能量严格守恒 2、沿周向网格的连接方式需一样
3、较好的鲁棒性
建议大多数情况采用此方法
Local Conservative Coupling
1、建议只用于叶轮与蜗壳的交接面 2、基于矢通量分解，对周向流动变化较大的情况增
加求解的稳定性
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收敛历史的查看
计算结果的后处理
转静子交界面的处理
数据准备
根据不同的已知条件，准备数据： 写geomturbo文件（可被Design3D调用） 已知叶型截面数据
在AutoGrid5中生成面，指定所需的数据
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已知叶片三 维造型图
通过铺网格面，得到数 据点分布均匀的几何面
Step2 检查几何
检查几何是为了避免几何线和几何面的扭曲
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Step3 几何定义
定义叶片参数：
Rator:
Periodicity：36 Rotation Speed：-17188.7rpm Row Orientation： Axial
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第二部分：计算设定
STEP 1
STEP 2 STEP 3
创建/打开项目，链接网格文件 创建/重命名/删除计算名称 选择工作介质 设定流动模型 设定转动部件 设定边界条件 设定数值参数 (可选) 设定求解初场
STEP 4
STEP 5
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STEP 6 STEP 7 STEP 8
Step 6 B2B网格_Expansion & Cell width

转子/静子叶片固壁面延展比：1.4/ 1.354421 第一层网格尺度：0.0003
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默认勾选分流叶片选项,光顺步数越大，网格 过渡越圆滑，但是网格生成所需的时间也越 长。
用户可尝试改变光顺步数（0，50），更新 B2B网格后观察网格的变化。

展向网格只能检查延展比
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附：网格拓扑结构介绍（一）
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H网格
H-I网格
H-O-H网格
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嵌套网格
附：网格拓扑结构介绍（二）
O 网格
附：网格拓扑结构介绍（三）
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NASA Stage35压气机培训教程
FINE/Turbo
NASA Stage35简介

NASA STAGE35最初是为一个四级轴流压气机的实验研究 所设计的，它按照典型航空发动机高压压气机进口级所要求 设计流量 设计转速 n m 的气动参数进行设计 。
D D
设计转速
17188.7 RPM
设计流量
Step7 3D网格质量报告
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多重网格数为3，最小网格正交性角度34.681°，最大长宽比1239.011，最大延展比1.867
Step8 网格文件介绍


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Save Project这一操作可将网格及模板同时保存。在用户目 录中，生成12个文件，包含了所有的网格信息。主要的几个 有： *.geomTurbo：几何模板，记录了所有的几何信息。 *.trb：网格模板文件，记录了所有的网格控制参数，用户在 下次需要生成网格的时候可以直接打开该文件。 *.igg：网格文件，为FINE计算所需。
STEP 9
否 STEP 10 STEP 11 收敛 ?
设定输出变量
设定控制参数 开始计算(挂起/重新开始计算)
是
后处理: CFViewTM
Step1 命名&链接网格文件

建议命名：背压_转速_网格层（_流动介质）
树形目录
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选择坐标系，网格单位，查看网格块名称
附：近壁面第一层网格与壁面距离估算
近壁面第一层网格与壁面距离
估算采用Blasius方程
7 8 1 8
v
ywall
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Vref 6 v


Lref 2
Y
其中特征速度为180m/s，特征长度为0.25m/s 运动粘度为1.47e-5m2/s，假定Y+值为1，则 ywall 为3e-6m
Stator:
Periodicity：46
Rotation Speed：0rpm
Row Orientation： Axial
Step4 定义Flow Path & 间隙
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展向网格：73 间隙网格：17 间隙距离：0.0408
Step5 检查展向网格质量
本例使用光顺步数：300。
Step 6 B2B网格_检查质量
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与Flow Path只有延展比一项网格质量不同，B2B有 三项网格质量检查项，Flow Path & B2B均达到标准 后，生成3D网格
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Step7 3D网格
Step4 转动部件 Rotate Machinery

在这一页面中，FINE根据AutoGrid中定义的叶片排，自动将block组合， 并按照AutoGrid/Properties中设定的转速，自动设置Rotational Speed。 因此，这里不需要用户做任何修改。
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3、物理量并非严格守恒 4、求解跨音速问题时可能会引起发散
Full Non Matching Mixing plane Full Non Matching Frozen-Rotor
Step4 转动部件 Rotate Machinery

在这一页面中，FINE根据AutoGrid中定义的叶片排，自动识别转静子交 界面，本例使用Conservative Coupling by Pitchwise Rows转静子交界面 处理方法
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附：转静子交接面的类型
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Step2 工作介质Fluid Model
Step3 流动模型 Flow Model

参考长度是用来计算雷诺数（Reynolds）的，对收敛性和计算结果等没 有任何影响。为了简便起见，这里的取值和网格生成时计算y+所用的值 保持一致。
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1
2 3 4 5
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1. 周向守恒型连接面（推荐大多数情况使用）
2. 当地守恒型连接面（离心叶轮+蜗壳）
3. 完全非匹配混合面 4. 完全非匹配固定转子交接面（周期必须相等）
5. 一维无反射的RS交接面（目前仅限理想气体）
附：各类型比较
Conservative Coupling by Pitchwise Rows
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STEP 4 STEP 5 STEP 6 STEP 7
可选操作
1. 添加等Z（R）线（Add Z Constant Line） 2. 子午通道控制（Flow Path Control） 展向网格数目、等距网格比例、叶顶/叶根间隙等。 3. B2B网格控制(B2B Mesh Control)
叶顶间隙
H网格
蝶型网格
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Skin网格
附：网格拓扑结构介绍（四）
Step 6 B2B网格_Topology

Hale Waihona Puke Baidu
Rator:
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Step 6 B2B网格_Topology

Stator:
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353
0.02 0 -0.15 … 0.299957626023928 0 -0.0149999999999999
suction
SECTIONAL 5 #section1 ...
从三维图提取所需数据
叶轮数据提取：
1. 运行IGG 2. 调入.igs文件 3. 铺设网格面（分别针对吸力面、压力面） 4. 调整网格面数目及分布
将几何面用几 条线段描述
输出线坐标
常用术语

HUB: 轮毂、轮盘、下端壁、内环壁 SHROUD: 轮缘、轮盖、上端壁、外环壁
Suction Side: 叶片吸力面
Pressure Side: 叶片压力面 Leading Edge: 叶片前缘线
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Trailing Edge: 叶片尾缘线
Spanwise: 展向、叶高方向 Azimuthal: 周向、叶片-叶片方向（B2B）
Streamwise: 流向
Meridional: 子午面 Periodicity: 周期，叶片数
geomTurbo文件格式
GEOMETRY TURBO VERSION 5.5 geometric_tolerance units number_of_blades HUB XYZ polyline 353 0.02 0 -0.15 … 0.299898738730778 0 0.0150000000000001 SHROUD XYZ polyline 1e-006 1 7 pressure SECTIONAL 5 #section1 XYZ polyline 65 -0.097003 0.0546094766 -0.064355284 ... #section2 ... #section5 ...
FINETM计算设定 CFViewTM结果处理
关键内容的掌握
定义多排叶片 定义O4H及H&I拓扑结构 生成及优化B2B网格
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设置边界条件及初场 数值模型，控制变量的设定 输出变量的设定 计算过程的控制
调整B2B和3D网格质量 流动参数的控制