即将直播：陕西空天信息科技2022工程师招聘云讲堂（4/7）

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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导读：用过商用CFD软件算过旋转机械的人应该都知道MRF方法，MRF全称Multiple Reference Frame，简单来说就是用一个圆柱区域包裹住旋转机械，保持旋转机械不动，并让该包裹区域向着转动相反的方向转动，从理论上来说，道理完全没问题，比如计算风机的风量风压性能，这是某个散热风扇的MRF计算和测试结果的对比：

Fluent MRF计算结果： Q1=1.1085*3600/1.2=3325m³/h
实验测量结果： Q2=3200m³/h
计算误差： ∆=(3325-3200/3200=3.9%

直到我用同样的方法去计算空气螺旋桨的时候，误差惊到我了，大于10%是常有的事，后来一搜索才发现，这种大误差的结果大家都遇到过，不信你看（就不放具体论文标题了）：

（1）哈工大某硕士论文，6500转的时候拉力误差达到了24%

MRF仿真结果：

实验结果：

（2）某博士写的EI期刊（航空动力学报），拉力和扭矩误差20%

这样的例子还有很多，就不一一列举了，当然我也考虑了用动网格的方法，因为是真实转动的模拟，结果当然可控制在5%以内，但是MRF方法在计算效率上是动网格没法比拟的，如果真要计算100个工况，动网格算完估计产品都开发完了。

为了解决这个问题，我首先想到的是加大求解域、加密网格和边界层、用密时间尺度去算，但最后都无济于事，直到我在外网上搜到了一篇相关论文“Development of a CFD model for propeller simulation”，该文的主要观点是MRF的圆柱厚度对最终的拉力和功率非常敏感，这个观点跟大部分的风机结论是相违背的，根据MRF理论转动区域是越接近几何越准确，因为在非叶轮区域是不转动的，所以加大MRF尺寸势必会造成误差，一开始我没理解，但是我还是用该方法尝试了一下，结果全部在5%以内，我惊呆了！

仔细一想，空气螺旋桨可能还真的需要这么干，在北航刘沛清老师的“空气螺旋桨理论与应用”这本书中，有一个图，桨叶的尾涡非常明显，根据涡流理论这种尾涡对升力有很大影响，再了解一点空气螺旋桨的常规设计参数范围后，就知道空气螺旋桨的叶轮相比风机扭曲的更厉害些，我想这就是空气螺旋桨跟风机的差异所在。

从MRF角度考虑，虽然旋转区域的转动更能带动空气，但在桨叶出风口也有一部分旋转区域，如果把该区域强行设置成非旋转，就会造成失真；

当然文章还指出，MRF尺寸影响虽然很大，但是不能忽略求解域尺寸、湍流模型、y 、温度、整体网格质量的影响，也就是说排除这些因素，MRF尺寸优化后，精度才是可控的。

很多CAD工具，比如cero、solidworks中的flow simulation也有MRF功能，这种就别谈精度了，因为连y 和湍流模型都没法设置，看看流线图过眼隐到是可以。

二、我的公开课

曾几何时，笔者在仿真秀官网和APP专栏-【CFJ88】独家上架了精品课《轴流风机性能高精度验证和Optislang优化设计》深受用户好评。正值仿真秀2022名企工程师招聘云讲堂来临之际，受仿真秀平台邀请，4月7日20时，笔者将在陕西空天信息科技云讲堂带来《旋转机械CFD仿真及Optislang优化设计》技术分享，感兴趣的朋友可以提前报名：

轴流风机性能高精度验证和Optislang优化设计

第八讲：陕西空天信息技术2022工程师招聘云讲堂-仿真秀直播