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STAR-CCM风机仿真全攻略9讲:风机计算方法、P-Q曲线自动计算、效率优化和噪声计算案例实操

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共9讲 更新到第9讲
当前总时长:3小时9分29秒
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本课适合哪些人学习:

1、学习仿真工程师;

2、STAR-CCM 软件的学习者和使用者;

3、学习风机仿真和优化的工程师;

4、电子、汽车、航空、航天、船舶相关行


你会得到什么:

1、掌握STAR-CCM 软件界面、计算流程;

2、掌握风机仿真的三种方法;

3、掌握风机PQ曲线的自动计算;

4、掌握风机效率优化。

5、掌握风机噪音计算


课程介绍:

STAR-CCM 风机仿真全攻略9讲实用教程,详解3种风机计算方法、P-Q曲线自动计算、 效率优化和噪声计算 ,让学习者掌握风机原理与仿真方法 实现风机效率和噪音优化。

一、风机的分类

根据气流速度方向和叶片旋转轴的关系,风扇最主要包括轴流式和离心式两类:

轴流式:风扇入口和出口的气流方向均和叶片旋转轴平行 ·

离心式:风扇入口气流和叶片旋转轴平行,出口气流和叶片旋转轴垂直

二、风扇的气动性能

风扇的气动性能,主要通过两个曲线描述:P-Q曲线和效率曲线。

1.jpg

三、认识P-Q曲线

1、P-Q曲线直接决定了风扇的适用条件,效率曲线决定了风扇的使用成本。

2、P-Q曲线描述了风扇静压和流量之间的关系,是风扇最重要的特性曲线

3、风扇静压是风扇的出口静压和入口总压之间的差值,流量为通过风扇的体积流量。

3、P-Q曲线呈单调递减形式,即风扇静压会随着流量的增加而减少。

4、根据AMCA Standard 210-16的规定,将最大流量工况称为”free delivery“0 流量工况称为”shut-off“

四、效率曲线

效率曲线描述了风扇气动效率和流量之间的关系。风扇效率计算公式为:

2.png

其中,Q 为体积流量,Ps 为风扇静压,Pi 为风扇输入功率。效率曲线为山峰状,即中等流量工况下风扇效率较高,小流量和大流量的效率较低。流量和最大流量两个极端工况下,其效率为 0

五、风扇气动性能曲线的CFD仿真

风扇在CFD仿真中包括两类情况:需要通过CFD获得气动性能,并指导设计优化 ·需要通过CFD进行合理的风扇选型与评估。通过CFD获取风扇P-Q曲线和效率曲线,其步骤如下:

1、确定需要分析的叶片转速

2、对计算域进行网格划分

3、对最大流量工况进行分析

4、对其他工况点进行分析 

5、汇总结果并绘制曲线

六、风机计算的三种方法

风扇的CFD建模方法包括移动参考系法、刚体运动(滑移网格法)、重叠网格三类。

1、移动参考系法:主要用于稳态分析,快速比较不同设计方案的优劣;

3.png

2、刚体运动法:用于对某些重点方案进行精细仿真和数据获取。

Velocity_image_1.gif

3、重叠网格方法:多用于复杂运动组合

4.png

七、风机P-Q曲线的自动计算

P-Q曲线描述了风扇静压和体积流量之间的关系,STAR-CCM Design Manager中的扫掠功能,自变量为体积流量,目标函数为静压差,通过扫描计算不同体积流量下的静压差,自动得到P-Q曲线。

Fan_P-Q Plot.png

八、风机效率优化

风机效率优化有两种方法:参数化优化

参数化1.JPG

Fan Study_1 目标历史.png

Fan_Blade Pressure1.png

优化前

Fan_Blade Pressure21.png

优化后

风机效率优化有两种方法:伴随形状优化

Fanrotor2_Blade Pressure1.png

Fanrotor2_Blade Pressure.png

Fanrotor2_Efficiency Monitor Plot.png

八、风机噪音计算

风机噪音计算方法:分离涡模拟 FW-H远场声学模型

Velocity_image_1.gif

Pressure_Fluctuation_image_2.gif

Fan_acoustics1_Monitor Plot 1.png

九、课程安排

长图850.png

第1节:风机仿真介绍

第2节:风机仿真思维导图

第3节:风机计算的三种方法-移动参考系法

第4节:风机计算的三种方法-刚体运动法

第5节:风机计算的三种方法-重叠网格法

第6节:风机P-Q曲线的自动计算

第7节:风机效率优化-参数化优化

第8节:风机效率优化-伴随形状优化

第9节:风机噪音计算


课程相关图片:

  • 第1讲 1-风机仿真介绍
  • 第2讲 2-风机仿真思维导图
  • 第3讲 3-风机计算的三种方法-移动参考系法
  • 第4讲 4-风机计算的三种方法-刚体运动法
  • 第5讲 5-风机计算的三种方法-重叠网格法
  • 第6讲 6-风机P-Q曲线的自动计算
  • 第7讲 7-风机效率优化-参数化优化
  • 第8讲 8-风机效率优化-伴随形状优化
  • 第9讲 9-风机噪音计算
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首次发布时间:2024-01-21
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