Моделирование безлопастного вентилятора

[Heikonnen 3]

Бодрого всем дня. В процессе написания статейки по определению масштаба длины турбулентности потока воздуха столкнулся с неприятной проблемкой. Надо делать эксперимент и т.д. Купил датчики, собрал установку, намерял, провел статистику. Дальше планирую провести численный эксперимент (задать модель, посчитать и подгоняя масштаб и характеристическую длину турбулентности) добиться сходимости с натурным экспериментом и соотвественно, получить профит: на масштабной модели реального объекта найти конкретные параметры турбулентности. Это - краткая суть.

1. Для начала поясню (мало ли, может кто не слышал) - что есть безлопастной вентилятор. Определение есть на вики https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80#.C2.AB.D0.91.D0.B5.D0.B7.D0.BB.D0.BE.D0.BF.D0.B0.D1.81.D1.82.D0.BD.D1.8B.D0.B9.C2.BB_.D0.B2.D0.B5.D0.BD.D1.82.D0.B8.D0.BB.D1.8F.D1.82.D0.BE.D1.80

Я использую вот такую модельку: http://www.youtube.com/watch?v=led6dEHQMhQ

В ней установлен радиальный вентилятор с 10 лопастями.
Ниже - картиночки с моделью, для лучшего понимания процесса 


Общий вид модели

Надеюсь, видны лопасти вентилятора. Он забирает воздух через приточное отверстие, закручивает и поднимает его вверх, где он выходит через кольцевое сопло. 

Поперечный разрез

 

Показаны лопасти вентилятора, условно не показаны заглушки на приточных и вытяжных отверстиях и объем вращающегося воздуха (у вентилятора)

Задание вентилятора


Был задан вентилятор. Твердое тело вентилятора вокруг которого и через вытянут цилиндр, обозначающий газ. В настройках управления компонентами расчета и тело вентилятора и тело газа были отключены, как написано в примере.

Граничные условия

 

Были заданы след. граничные условия: давление окружающей среды на приточном и вытяжном отверстии, скорость вращения вентилятора. По параметрам расчета: внутреняя задача, газ - воздух, гравитация включена, влажность отключена, теплообмен в телах не учитывается.

В чем проблема

 

 

Неверная картина распределения потока. В реальности, через выходное сопло в виде кольца воздух стравливается со след. скоростями: 0 м/с (вентилятор лицом к себе, в нижней точке кольца) 0,2 м/с (вентилятор лицом к себе, по середине слева) 0,8 м/с (вентилятор лицом к себе, в верхней точке кольца) 1,2 м/с (вентилятор лицом к себе, по середине справа). Иными словами, поток через кольцо выходит не однородный, а закручивающийся. с резко выраженным градиентом. А в расчетах такого нет. В расчетах все поле скоростей однородное. Где, кто как думает, я ошибся? 

 

[Dimasik-ola 37]

У тебя же центробежный вентилятор имеет не один прямой выход, вот поток и закручивается, как ему еще выйти.

В таких вентиляторах вроде как цилиндр посложнее выглядит

[soklakov 1 475]

А зачем все это целиком моделить?

Dyson осесимметричную задачу решали.

[Dimasik-ola 37]

О! вот что еще нашел))

 

ЗЫ. Ваяся_SR, посмотри на выпуск. Он дб тонким, ИМХО.

[MotorManiac 130]

А зачем все это целиком моделить?

 

 

Тут таких вопросов не понимают.... я нажал на кнопку и программа по формулам мне все посчитала

 

Он дб тонким, ИМХО.

 

 

Угу, наверное не буду говорить про рабочую точку вентилятора в сети )

[danzas 103]

А зачем все это целиком моделить?

Dyson осесимметричную задачу решали.

dyson.png

Скажите, это поле скоростей в чем рассчитано?

[Heikonnen 3]

Воу воу воу, побили тряпками..
По сути.

1. Мне без разницы что там делали в Дайсоне. У меня есть конкретный вентилятор. И для этого, конкретного вентилятора задача не осесимметричная. Я же выше написал, что взял и руками померял скорости выходящего потока через кольцо. Красная точка - 0, зеленая - 0,2 синяя - 0,8 черная 1,2 м/с. Анемометр юстирован две недели назад, центральный тоннель вентилятора был заклеен сзади, во избежание погрешностей измерения. 

 

2. В модели было сделано три допущения относительно оригинала. Первое - взята другая форма приточного отверстия у вентилятора (тыльная часть корпуса), та же площадь, только без решетки. Второе - не были сделаны скругления и фаски кромок деталей для упрощения. Третье - не отмоделена электрика. (мотор, эл. плата и т.п.) Все остальное - по реальному изделию с точностью 0.05 мм

 

3. Были прочитаны мануалы по космофловорксу, Алямовский и Ландавшиц. Матаппарат понимаю. Не понимаю почему солид не учитывает отрыв массы от поверхности лопастей вентилятора. Такое ощущение, что газ вокруг вентилятора вращается с равной угловой скоростью, а все возмущения в остальном объеме происходят лишь из-за силы трения основного массива газа и вращающейся его части. Что в корне неверно.

 

Изменено 19 сентября 2014 пользователем Ваяся_SR

[MotorManiac 130]

Автор смешной )  откуда аэродинамическую схему вентилятора взяли ? 

[Heikonnen 3]

Автор смешной )  откуда аэродинамическую схему вентилятора взяли ? 

По буквам. ИЗ РЕАЛЬНОГО ОБРАЗЦА. Взял, значится, изделие, снял размеры и время одного оборота и создал его модель. Приложил нагрузки. Что тут смешного - малопонятно.

[MotorManiac 130]

ИЗ РЕАЛЬНОГО ОБРАЗЦА

 

А у дайсона по другому вертушка изготовлена..... Я имею ввиду количество лопаток, их профиль, углы входа-выхода, это вы тоже скопировали ? или так вращается и вентилятор ) 

 

 

Что тут смешного - малопонятно.

 

:) 

[Heikonnen 3]

А у дайсона по другому вертушка изготовлена..... 

 

Мне без разницы что там делали в Дайсоне. У меня есть конкретный вентилятор.

 

Я имею ввиду количество лопаток, их профиль, углы входа-выхода, это вы тоже скопировали

 

 

почему солид не учитывает отрыв массы от поверхности лопастей вентилятора.

 

 

Изменено 19 сентября 2014 пользователем Ваяся_SR

[Heikonnen 3]

Нашел свою ошибку. Ниже публикую пост с подробным описанием того, чего и как я делал, чтобы люди не допускали моих же ошибок.

1. Создание геометрии. ВАЖНО. Создаете сборку. Отдельной деталью корпус. Отдельной деталью крыльчатка вентилятора. Отдельной деталью область вращающегося газа, полностью охватывающую крыльчатку венилятора. Эту деталь создавайте вращением, не вытягиванием (иначе будет ошибка АВАРИЙНОЕ ПРЕРЫВАНИЕ СЕТОЧНОГО ГЕНЕРАТОРА) напрямую, не соединяя с телом крыльчатки (одно накладывается на другое). В конфигурации задачи снимите галочку включения в домен только с тела вращения. (в таком случае возмущения в потоке газа будут обуславливаться не столько силой трения на границе вращающегося массива газа сколько обусловлены отрывом потока от лопатки вентилятора)
2. Соотнеся детали, создайте задачу космофловоркс. В ней: газ - воздух (или на выбор смесь реальных газов, азот, кислород, углекислый газ), гравитация, вращение локальной области. Теплообменом я пока что пренебрегаю.
3. Запустите расчет.
4. Полученные данные лично у меня имеют очень хорошую сходимость с натурным экспериментом

Изменено 19 сентября 2014 пользователем Ваяся_SR

[MotorManiac 130]

Не мало ли оборотов?

 

Полученные данные лично у меня имеют очень хорошую сходимость с натурным экспериментом

 

 

Я же говорю автор забавный малый.......

[Heikonnen 3]

Я же говорю автор забавный малый.......

 

Ваше оценочное суждение, папаша, можете себе, пардон, в портмоне засунуть.

 

kristeen сказал(а) 19 Сен 2014 - 22:29: Не мало ли оборотов?

На разных режимах работы разные угловые скорости

[kristeen 355]

Полученные данные лично у меня имеют очень хорошую сходимость с натурным экспериментом

Можете результаты засветить?

 

Мое удаленное сообщение: 10 rad/s = 95.5 rpm. Сделал видео 240fps, 5.2Mb. Он реально так медленно крутиться?

[kristeen 355]

По поводу той ошибки, что вылезла на скрине, показанном в соседней теме: попробуй просто Cut Plot построить с маленьким отступом от внутренней поверхности заглушки.

 

Вот картинки и проект. Геометрия на глаз. omega = 600 rpm

 

SW2013sp2.0

[Heikonnen 3]

После перерыва вернулся к этой теме. Полная разборка вентилятора показала, что "так жить нельзя"(с). Имеется кожух, и еще пару гидравлических сопротивлений. модель была в корне переработана

Характер движения воздушных масс теперь меня полностью устраивает. Есть и явление обратного течения и закрутка струи. Хотелось бы получить стороннюю оценку чистоты выполнения численного эксперимента.

https://dl.dropboxusercontent.com/u/33314890/ANSYS/Mark_II.rar - архив с решением,110 Мб