TCFDの遠心ファンベンチマークテスト

TCFDの遠心ファンベンチマークテスト


アブストラクト

これは、TCFDを使用した遠心ファンのCFDシミュレーションに関するベンチマークテストプロジェクトに関するレポートの公開部分です。このプロジェクトはZVVZ MACHINERYとCFDSUPPRORT社の共同で行われました。このプロジェクトの目的は、CFDシミュレーションソフトウェアTCFDを評価し、その結果を測定データと比較することです。このプロジェクトの第二の目的は、定常状態と非定常状態のシミュレーション結果の違いを調べることでした。


ベンチマークパラメータ

  • 代表流速:60 m / s

  • 流体:非圧縮空気

  • 回転数:1200

  • メッシュサイズ:2.8Mセル

  • インペラ直径:1.0 m

  • 基準圧力:1気圧

  • 標準圧力比:1.03

  • 基準密度:1.2 kg / m 3

  • 動粘度:1.8×10-5Pa・s

  • 定常計算CPU時間:6コア時間/ポイント

  • 非定常計算CPU時間換算:20コア時間/ポイント


プリ処理

このプロジェクトでは、CFDシミュレーション用のメッシュはサーフェスモデルから自動化されたプロセスを介して作成されます(外部メッシュを直接ロードすることもできます)。遠心ファンの元のCADモデルはファイル形式STEPです。CFDシミュレーションでは、元のSTEPファイルは通常非常に複雑であるため、CADについて特定の前処理作業を行う必要があります。オープンソースソフトウェアのSalomeを使用して、モデルを単純化して整理しました。他の標準的なCADシステムを代わりに使用することもできる。原理は常に同じで、表面モデルを作成する必要があります。小さく、重要ではなく、欠陥があるモデル部品はすべて削除する必要があり、すべての穴を塞ぐ必要があります。最終モデルは、個々のウォータータイトな部品に合理的分割します。最終的なシミュレーション対応モデルは、STLファイルフォーマットの3D曲面です。それは合理的なレベルに洗練されなければなりません。ワークフローの前処理段階は非常に重要です。


メッシュ

計算メッシュは、snappyHexMeshを使用して作成します。円筒状メッシュをファンインペラの初期背景メッシュとして使用した。 壁面に境界層メッシュ(5つ)を作成しました。外部メッシュをロードすることができます。

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TCFDケース設定

TCFDの基本設定になっております。

設定:

機種:ファン

●定常計算と非定常計算の両方

●非圧縮性流れ

●k-SSTモデルによるRANS乱流モデリング

●コンポーネント数:2

●メッシュメッシュサイズ:4.6Mセル

●インレット:流量

●アウトレット:平均静圧

●インペラとのインターフェース:AMI

●インペラー外インターフェース:ミキシングプレーン(10プレーン)

 シミュレーションは自動ワークフローで実行されました。シミュレーションは、定常モードと非定常モードの両方で実行されました。1200 RMPで11ポイントの単一スピードラインをシミュレートしました。TCFD®はシミュレーション中いつでも結果を書き留めることができます。シミュレーション中は、任意の物理量の収束が確認できます。シミュレーションが十分に収束したら、シミュレーションは次のシミュレーションポイントにジャンプできます。


ポスト処理

TCFDには、効率、トルク、流量、力、モーメントなどの必要な量を自動的に評価する組み込みの後処理モジュールがあり、実行時にすべての数量が評価されます。シミュレーションを実行するたびに、すべての重要なデータがHTMLレポートにまとめられます。レポートはシミュレーション実行中いつでも更新できます。さらに、ボリュームフィールドの視覚的な後処理はParaViewで行うことができます。


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まとめ

TCFDの遠心ファンのCFD解析は、測定データと非常によく一致しています。全体として、非定常シミュレーションでは、定常シミュレーションよりも測定データに少し近い予測が得られます。