容積式旋轉機械前處理網格劃分工具TwinMesh應用介紹

容積式流體機械是通過運動部件和靜止部件之間的容積週期性變化來和流體進行能量交換的機械,機械和流體之間的相互作用力主要是靜壓力,主要應用於高壓小流量的場合。容積式流體機械按照運動形式可分為往復式和迴轉式兩大類。往復式主要以活塞為主,而回轉式則有多種形式,如齒輪、羅茨、螺桿、渦旋等等。

容積式旋轉機械應用範圍十分廣泛,化工、油氣、食品、液壓、製冷等各種工程領域都會涉及。

對於此類旋轉機械的CFD仿真計算來說,由於工作腔內幾何結構複雜,內部流體區域隨著轉子轉動在不停地發生變化,同時又存在極小的間隙,這就使得對網格的要求極為苛刻,需要高質量、快速的網格生成工具,來滿足求解器準確地預測主流流動、邊界層流動和間隙內的流動。

德國CFX-Berlin公司在多年的容積式旋轉機械仿真諮詢經驗的基礎上開發出了一款高效的前處理網格劃分工具——TwinMesh。

TwinMesh是針對容積式旋轉機械內部流動仿真的網格生成工具,該工具可自動生成高質量的六面體網格,與ANSYS CFX求解器結合,可以對齒輪泵、羅茨泵、擺線泵、雙螺桿式壓縮機/膨脹機/泵、偏心螺桿泵、渦旋壓縮機/膨脹機、汪克爾轉子發動機、滑片泵等容積式流體機械實現其內部流場的CFD仿真。

TwinMesh網格應用的各類模板

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首先我們來看一下TwinMesh和ANSYS CFX是如何協作來完成容積式旋轉機械的流動仿真問題。

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前處理中,轉子部分的六面體網格由TwinMesh創建,非轉子部件可由ANSYS Meshing /ICEM CFD等模塊生成網格,在TwinMesh中可一鍵生成CFX的求解def文件進行計算。

TwinMesh網格劃分的一般設置流程(以雙螺桿式為例):

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導入轉子型線幾何


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生成轉子對齧合交界面


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設定網格尺寸


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生成某一轉子位置的網格


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檢查網格質量


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生成和輸出網格


TwinMesh部分類型網格生成效果

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TwinMesh作為一款針對容積式旋轉機械的快速六面體網格生成工具,應用範圍廣,幾乎涉及到了所有類型的容積式旋轉機械產品。與ANSYS CFX求解器的無縫連接使得工程師能夠快速、準確地對該類產品實現CFD仿真,同時藉助於ANSYS仿真平臺可進一步實現多物理場的耦合,有助於產品設計質量進一步提升和完善。


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