ANSYS-TurboGrid_03_Geometry中文

nullANSYS - TurboGrid 11.0ANSYS - TurboGrid 11.0第3讲: 几何几何几何 TurboGrid中的几何定义几何几何在ANSYS – TurboGrid中, 毂（hub）以蓝色显示，罩（shroud）以灰色显示. 叶片前缘（leading edge）以绿色显示，尾缘（trailing edge）以红色显示. 几何输入 几何输入 旋转机械是由一系列绕轴周向等距分布的叶片构成 一组叶片的θ角度范围由360度除以主叶片数目决定 典型的ANSYS TurboGrid只为一个叶片流道创建网格 网格能够应用CFD前处理器实现旋转复制 ANSYS - TurboGrid 需要基本数据描述 子午面流道（Meridional flow path）: 沿着毂/罩的一系列点, 从入口（inlet）到出口（outlet） 叶片轮廓（Blade profiles）: 用于定义叶片轮廓的连续环形分布点,在展向有足够多的位置以便精确描述叶片形状 小叶片和主叶片一样 小叶片小叶片小叶片是分布在主叶片之间的二级和三级叶片. 一组叶片包括一个主叶片和任意个绕旋转机械轴循环周期重复的小叶片. 对于没有小叶片的旋转机械, 叶片组的数目等于总叶片数.输入曲线示意图输入曲线示意图 叶片轮廓毂罩数据输入数据输入 点的数据输入 信息文件(Blade.inf) 毂曲线 (Blade_hub.curve) 罩曲线(Blade_shroud.curve) 叶片轮廓 (Blade_profile.curve) 格式 ASCII 输入文件 (通过 (x,y,z) 或 (r,,a)描述的点) 叶片轮廓中导缘和尾缘数据点是可选择区域（根据需要可有可无） ANSYS-BladeModelerANSYS-TurboGridBlade.inf Blade_hub.curve Blade_shroud.curve Blade_profile.curveBladeGen 信息文件 (.inf)BladeGen 信息文件 (.inf)!====== CFX-BladeGen Export ======== Axis of Rotation: Z Number of Blade Sets: 11 Number of Blades Per Set: 1 Blade Loft Direction: Streamwise Geometry Units: IN Coordinate System Orientation: Righthanded Blade 0 LE: EllipseEnd Blade 0 TE: CutOffEnd Hub Data File: Blade1_hub.curve Shroud Data File: Blade1_shroud.curve Profile Data File: Blade1_profile.curveBladeGen 信息文件 (.inf) 带有小叶片的叶片组BladeGen 信息文件 (.inf) 带有小叶片的叶片组!====== CFX-BladeGen Export ======== Axis of Rotation: Z Number of Blade Sets: 11 Number of Blades Per Set: 2 Blade Loft Direction: Streamwise Geometry Units: IN Coordinate System Orientation: Righthanded Blade 0 LE: EllipseEnd Blade 0 TE: CutOffEnd Blade 1 LE: EllipseEnd Blade 1 TE: CutOffEnd Hub Data File: Blade1_hub.curve Shroud Data File: Blade1_shroud.curve Profile Data File: Blade1_profile.curve单叶片的点数据输入 单叶片的点数据输入 shroud.curve / hub.curve 一列沿着曲线从入口到出口的点 必须从导缘向上游伸展，从尾缘向下游伸展 决定着轴向的区域范围 profile.curve 必须具有至少两个叶片轮廓数据 - 一个是叶片与毂的交线 - 另一个是叶片与罩的交线 每个轮廓构成如下: - 一个名字: # 曲线名 - 封闭成环形的点数据 对于复杂的叶片形状需要更多的叶片轮廓数据 小叶片的点数据输入小叶片的点数据输入关于 hub.curve / shroud.curve 的排列格式与单一叶片的相同 关于 profile.curve 的排列格式必须同时包含主叶片和所有小叶片的信息 注意右侧的数据仅仅是虚构的表明了此类文件的数据格式. ## Main Blade # Profile 1 at 0% 1.00 0.01 0.50 1.00 -0.01 0.50 # Profile 2 at 100% 1.00 0.01 0.50 1.00 -0.01 0.50 ## Splitter Blade 1 # Profile 1 at 0% 1.00 0.01 0.50 1.00 -0.01 0.50 # Profile 2 at 100% 1.00 0.01 0.50 1.00 -0.01 0.50 点数据输入 点数据输入 ANSYS-TurboGrid 应用一定的运算法则来决定导缘和尾缘的位置 在大多数情况下，它不需要具体的调节数据点都能够正确定位 # 3rd Blade profile 1.00 0.01 0.50 le 1.00 -0.01 0.50 2.00 -0.01 0.50 te 2.00 0.01 0.50 1.00 0.01 0.50 如果你知道轮廓中某些点和导缘/尾缘一致，你可以应用叶片文件中第四列任意指定它们. 这首先确保了正确定位. 这也分别适用于由两个点来描述导面/尾面的“cut-offs”型叶片 定义几何定义几何加载 BladeGen… 以便开始一个新的案例: - File > Load BladeGen 或者 点击 读取一个新的几何文件 .inf 同时指定多个几何对象: - File > Load Curves 或者 点击 加载一个 cfg 文件 - File > Load CFG ( 针对TurboGrid 1.6 模拟设置) 定义: 机械数据（Machine Data）对象 分别加载剩下的每一个几何对象几何- 机械数据几何- 机械数据几何: 需要划分网格的叶片数 (即叶片组的个数) . θ角度范围如下计算: 360 / (叶片组数) 旋转: 方法: - 主轴: Z, Y, X, -Z, -Y, -X - 自定义轴：通过两个迪卡尔坐标点定义 单位制: - 基本单位: cm (默认) 从文件导入小叶片从文件导入小叶片导入主叶片之后，可以接着从文件导入小叶片几何. 右击Blade Set然后选择: Insert > Blade 在Details of BLADE中: Blade 2, 选择叶片文件 导入小叶片几何导入小叶片几何这种导入方式等同于通过BladeGen info 文件 机械数据 – 基本单位机械数据 – 基本单位基本单位是需要的，因为几何内核有一个优化的数字存储范围，介于0.2 到 200之间. 如果几何数据给定mm单位，而实际机械尺寸在10m的量级 (如 Francis 涡轮机), 则以mm为单位的存储数字将超过优化的数字存储范围.在此案例中应该用m单位来描述机械尺寸. 在机械数据（Machine Data）对象中指定的基本单位仅用于调节数字区间以便适应几何内核. 它们不用来解释包含在文件中的几何数据 (也就是毂或者罩曲线文件),也不用来指定输出的网格单位 当不符合此要求时，将提示警告（ WARNING ）.机械数据 – 基本单位机械数据 – 基本单位警告不要轻易忽略： 结果可能导致错误：面修剪,面相交,映射和网格生成 不需要重启动TurboGrid - 只需要在机械数据（Machine Data）中重新设置基本单位 默认基本单位是 [cm] – 适用于大多数机械. 水力机械可能需要使用[m]作为基本单位 旋转轴可见性旋转轴可见性打开机械数据（Machine Data）对象的可见性,旋转轴在顺着径向方向的视图中变得可见. 默认情况下，机械数据对象的可见性是关闭的.加载TurboGrid曲线加载TurboGrid曲线几何： - 叶片组（# of Bladesets） 旋转: 方法: - 主轴: (Z, Y, X, -Z, -Y, -X) - 通过两点自定义轴 坐标和单位: - 坐标 : 迪卡尔 或 圆柱坐标 - 长度单位: cm (默认) (inch, ft, m, mm) TurboGrid曲线文件 - 毂 hub.curve - 罩 shroud.curve - 叶片 profile.curve 叶片导缘定义 叶片尾缘定义 - Cut-off or square - Line of rotation on hub and shroud 叶片组细节叶片组细节坐标系和叶片文件定义 文件名: 坐标: 迪卡尔, 圆柱 长度单位: cm (默认), mm, m, in, ft 几何描述: 方法: - BladeModeler - Flank Milled - Specify 导缘定义 尾缘定义 - Cut-off or square - Line of rotation on hub and shroud 叶片相对于高周期性（High Periodic）边界的偏离度 - Factor 几何表示几何表示ANSYS TurboGrid 通过两步生成叶片表面: 1. 生成曲线 2. 通过一系列曲线放样生成曲面(即一条曲线向邻近的下一条曲线扫略） 设置方法有两种预置方法和一种通用方法,以便控制决定叶片几何特征的设置(即放样类型,曲线类型和表面类型） 几何表示规则几何表示规则选择几何表示方法遵循如下规则: 如果从BladeModeler .inf 文件加载, 则将自动选择BladeModeler选项. 如果选择了BladeModeler选项，并且仅有两个叶片轮廓曲线 (对于适用的叶片), 则选项将会更改为Flank Milled (这是等效的). 如果选择了Flank Milled选项，并且有多于两个叶片轮廓曲线 (对于适用的叶片),则选项将会更改为 BladeModeler ，同时有一个警告信息出现.通过放样创建几何通过放样创建几何放样方向由放样设置实现.可用放样设置选项有: 1. 流向 沿着流向放样，扫略曲线是通过连接邻近叶片轮廓之间的对应点构成. 对于此种放样方法, 必须确保: - 每一个叶片轮廓有相同的点数 - 点的排序方向相同 - 叶片轮廓的起点、中间点、中止点都要位于叶片的相似位置 2. 展向 沿着展向放样，扫略曲线就是叶片轮廓曲线曲线类型设置曲线类型设置用于放样叶片表面的曲线有两种构成方式，其决定于区县类型设置. 1. 分段线性 分段线性方法把叶片文件中轮廓线的一系列点通过直线连接起来. 2. B样条 B样条曲线生成方法使用叶片文件中序列点为每条轮廓线插值生成光滑曲线.当定义轮廓曲线的数据点较少时，此种方法变得必要. B样条选项是默认值.B样条vs.分段线性B样条vs.分段线性 毂曲线: B样条 毂曲线: 分段线性 曲面类型设置曲面类型设置放样曲线的方式由曲面类型设置控制. 可用曲面类型选项有: 1. – 直纹 直纹面是沿着一条曲线到另一条曲线相应位置的线性路径扫略而成. 曲面的直纹方法类似于曲线的分段线性方法,只不过它是作用在二维空间. 2. – B样条 B样条面是沿着一条曲线到另一条曲线相应位置的曲线路径扫略而成. 当定义叶片形状的轮廓曲线较少时，B样条方法变得必要. 毂/罩叶间隙 毂/罩叶间隙默认情况下，叶片从毂一直延展到罩 通过选择Shroud Tip或Hub Tip对象可以创建罩间隙或毂间隙. 间隙选项: - None - Constant span: - Normal distance - Variable Normal Distance - Profile number 叶片相对于高周期性边界的偏离度叶片相对于高周期性边界的偏离度Bias of Blade towards High Periodic > Factor setting在Blade Set对象中可用 此因子介于0到1之间, 它控制着流道周期性面相对于叶片组第一叶片的位置. 越大的因子值表示高周期性面越接近叶片 (低周期性面越远离叶片). 越小的因子值表示低周期面越接近叶片. 此参数的主要目的是为了避免周期性面太接近叶片表面.此种情况对于某些叶片几何是可能产生的 . 对于如下情况是有用的: 周期性位置不太理想的喷嘴 不等距叶片叶片相对于高周期性边界的偏离度叶片相对于高周期性边界的偏离度Factor = 0.5Factor = 0.75导入周期性面导入周期性面TurboGrid基于叶片主线创建周期性面 周期性面能够从文件导入 对于 360°方向叶片分布不同时的分析非常有用 如受损叶片周期性面/交界面周期性面/交界面周期性面和交界面能够被导出，并可以读入到其他TurboGrid交互部分 作为点数据被保存自动调整级间交界面自动调整级间交界面自动调整邻近级间交界面 在入口或出口编辑器中点击交界面 在Open Blade File对话框中,选择并打开邻近级内叶片文件 注意毂/罩曲线需要扩展通过此叶片自动调整级间交界面自动调整级间交界面ANSYS TurboGrid做如下操作: - 根据新叶片的形状调级交界面位置 - 把新叶片的绘制描述加到进口或出口对象 - 打开进口或出口对象的可视化，这是有用的 - 让Points generated using adjacent stage复选框可用，并初始选中.此选项将会强制Curve setting无效,强迫它们基于邻近级叶片来计算 自动调整级间交界面自动调整级间交界面基本方针: 使用同样的毂（罩）曲线延展过两个级,使用同样的曲线类型: B样条或分段线性. 如果每个毂（罩）曲线都使用,曲线应该汇于一点 ，而不应交迭.曲线交汇处存在斜率不一致的风险. 对于级交界面，使用同一交界面点. 通过保存交界面(进口或出口几何对象，可用的)，并为邻近级加载此交界面来实现.