本案例演示在Fluent中利用3D Fan Zone模型模拟风扇。

1 计算模型

计算模型如图所示。管道外径1000 mm，内径200 mm，fluid-1长度1960 mm，风扇区长度40 mm，fluid-2长度6000 mm。建立三个计算区域，如下图所示。

• 命名几何边界。如下图所示，注意将命名用作风扇的内部面，本案例将风扇面命名为fan-inlet

• 采用网格尺寸50 mm，生成计算网格如下图所示

2 Fluent设置

• 如下图所示激活能量方程

注：

也可以不激活能量方程，但一般建议激活能量方程，尤其是在高速旋转的风扇模拟中。

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• 将边界in-fan、out-fan的类型修改为interior，如下图所示

注：

3D风扇模型需要指定一个interior边界作为风扇入口。

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• 鼠标双击模型树节点Cell Zone Conditions → Fluid → fan打开区域设置对话框
• 激活选项3D Fan Zone
• 设置几何选项Inlet Fan Zone为in-fan，指定Hub Radius为0.1 m，指定Tip Radius为0.4 m，指定Thickness为0.04 m，指定Inflection Point为0.83
• 设置Fan Origin为坐标(0 0 -1.96)
• 指定Operating Angular Velocity为2000 rpm
• 激活选项Tangential Source Term、Radial Source Term、Axial Source Term
• 设置Pressure Jump为50 Pa

注：

1、风扇几何参数需要根据实际风扇尺寸设置。2、切向源项和径向源项可以不用设置，但若仅考虑轴向源项的话，则3D风扇模型与动量源模型并无区别，此时无法考虑风扇的几何及旋转效应。3、轴向源项可以设置为风扇的PQ参数，利用文本文件进行指定。本案例指定为恒定的压力阶跃。

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• 指定入口速度1 m/s

• 初始化并进行计算

3 计算结果

• 管内流线分布

• 轴向截面上压力分布

注：

这出口静压设置为0，风扇压力阶跃为50 Pa，因此入口静压在-50 Pa左右。

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• Z=-3m面上速度矢量

注：

3D风扇区域模型是最接近MRF的方法，该模型无需创建风扇几何，利用数学模型的方法模拟风扇运行过程中在空间区域内附加的动量源。在一些复杂的风扇几何模型中，若PQ性能参数已知，风扇区域模型可以得到比MRF模型更好的计算结果。

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计算模型文件：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道