储能风冷热管理仿真-风扇模型案例分析比较
一、风扇类型
1.风扇交界面
风扇交界面是一种简单模型，它用零厚度交界面表示风扇，并施加跨过交界面的压力跃变。此模型也可将旋流添加到流体下游。该模型是一种隐式实现，它提供了比风扇动量源更快的收敛。
风扇交界面是一种简单模型，它提供了比风扇动量源更快的收敛。它将通过轴向风扇的压力上升建模为局部流率或速度的函数。对于轴向风扇，流出方向与流入方向相同。但是，对于径向风扇（或风机），流出方向与流入方向不同。这些类型的风扇使用风机交界面建模。
风扇交界面将风扇建模为厚度为零的圆形交界面，尽管对使用的拓扑没有限制。此交界面类型仅在属于同一流体连续体的区域之间使用。设置风扇交界面时，需要提供与要建模的实际风扇对应的风扇性能曲线。
2.风机交界面
利用风机交界面可以对两种类型的径向风扇建模：离心风扇和叶轮风扇。
3.风扇动量源
风扇动量源是比风扇交界面更复杂的模型。此模型可以将旋流添加到流体下游，并应用于表示风扇三维体积的区域。风扇动量源模型使用显式实现，因此收敛较慢。
此方法不会对风扇叶片的详细几何建模。圆形风扇盘被网格化为单独区域，而且 Simcenter STAR-CCM+ 将识别由风扇叶片扫掠出的体积中的网格单元。将会对这些网格单元应用适当的动量源（包括旋流组件）。分析是稳态的，所以不包含叶片的通过效应。
风扇动量源模型可以模拟最常见的轴向风扇设计。该模型非常适用于反压力梯度，这种情况下风扇会抵抗背压进行推动。在同一模拟中可以有多个风扇。由于动量源是基于理论的，因此无法保证得到的流率和压力上升位于特定风扇的风扇曲线上。需要指定适当的风扇性能线。 软件会自动调整动量源，以使所模拟风扇的操作点落在该风扇曲线上。风扇动量源模型使用显式实现，因此会减慢收敛速度。
风扇交界面和风扇动量源都是简单模型，通过牺牲精度来获得速度。要获得更精确的结果，可以使用移动参考坐标系 (MRF) 或网格运动对风扇的单个叶片建模。
4.风扇建模的高级方法
要更精确地对风扇建模，可以对包含风扇叶片几何的区域建模。使用以下方法：
旋转参考坐标系
旋转参考坐标系是用作参考的旋转坐标系，可应用于区域来生成恒定网格通量。
此方法提供的求解表示流体的时间平均行为，而不是时间精确行为。
非稳态滑动网格
可在瞬态分析期间移动区域网格节点的选项。将使用旋转运动或旋转和平移运动指定此网格运动。应用任一运动都会导致在每个时间步中移动网格节点。
用于风扇建模的移动参考坐标系和非稳态滑动网格方法都要求为移动的风扇叶片创建单独区域。各区域的接合处是交界面。
二、使用风扇交界面
1.创建风扇交界面。
2.指定相应的风扇性能曲线：
在设置风扇交界面时，可以将风扇性能曲线指定为表，风扇曲线表通过在表中的数据点之间进行线性插值来计算压力上升
3.如有必要，更改风扇旋流、风扇详细说明和风扇交界面相交容差设置。
风扇旋流建模
坐标轴的原点必须与风扇的旋转中心重合。
Z 轴必须沿风扇轴运动，且必须朝向风扇流方向。
温度后质量流量88.36g/s，系统压降63.3Pa
三、使用风扇动量源
风扇动量源将旋转风扇的效应应用于选定区域中的流体网格单元。使用风扇动量源意味着风扇位置处已经存在一个单独的区域
1.确保选择了流体模型。
2.获取相应的风扇性能曲线并将数据表导入到模拟中。
下面显示了风扇性能数据表的简化示例。两列分别为体积流率（以立方米/秒 (m^3/s) 为单位）以及压力上升 Press（以帕斯卡 (pa) 为单位）
在相应的区域中，激活风扇动量源。
风扇动量源节点表示轴向风扇的风扇属性和设备数据。它是区域的一个物理值。
4.通过设置相应的属性配置风扇动量源：
a.选择要使用的风扇曲线表，
c.指定风扇动量源的上游和下游边界。
d.指定风扇的工作旋转速率和叶片角。
以下示例显示了风扇区域的上游和下移边界。这些边界必须属于风扇区域连接流体区域的交界。
工作旋转速率：默认情况下，模拟的风扇速度为旋转速率数据，即：测量风扇性能曲线时的风扇旋转速率。
旋转速率数据：指定测量风扇性能曲线时的风扇旋转速率。如果要在模拟中使用其他旋转速率，可在“风扇动量源”的工作旋转速率属性中指定相应的速率。
坐标系
对于风扇建模，可以使用任何类型的坐标系，但具有以下限制：
坐标轴的原点必须与风扇的旋转中心重合。
Z 轴必须沿风扇轴运动，且必须朝向风扇流方向。
上游边界：选择定义风扇上游侧的边界。
下游边界：选择定义风扇下游侧的边界。
5.设置相应的风扇求解器属性。
要绘制并监视通过风扇的流率，可使用有关风扇面法向速度分量的表面积分报告。
使用风扇求解器
IStart：指定开始对风扇模拟求解的迭代次数。此设置可用于在对其他组件模拟求解时延迟风扇模拟的开始。默认值为 10，因为求解在前几次迭代可能不稳定。
详细说明; 此设置用于控制在输出窗口中显示诊断数据
温度后质量流量78.6g/s，系统压降60Pa
