风扇和风机

风扇交界面模型

风扇交界面是一种简单模型，它提供了比风扇动量源更快的收敛。它将通过轴向风扇的压力上升建模为局部流率或速度的函数。

对于轴向风扇，流出方向与流入方向相同。但是，对于径向风扇（或风机），流出方向与流入方向不同。这些类型的风扇使用风机交界面建模。

风扇交界面将风扇建模为厚度为零的圆形交界面，尽管对使用的拓扑没有限制。此交界面类型仅在属于同一流体连续体的区域之间使用。

设置风扇交界面时，需要提供与要建模的实际风扇对应的风扇性能曲线。风扇性能曲线将通过风扇交界面的压降指定为以下某个变量的函数：

• 局部速度
• 质量平均速度
• 体积流率
• 质量流率。

请参见使用风扇交界面、创建风扇交界面和风扇交界面属性。有关实际示例，请参见教程多部件固体显卡冷却中介绍的一样。

风机交界面模型

利用风机交界面可以对两种类型的径向风扇建模：离心风扇和叶轮风扇。

对于轴向风扇，流出方向与流入方向相同。这些风扇使用风扇交界面建模。但是，对于径向风扇（或风机），流出方向与流入方向不同。这些类型的风扇使用风机交界面建模。

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，风机交界面的实现对于离心风扇和叶轮风扇都相同，区别是允许叶轮风扇的流出处有旋流。

对于径向风扇，压力上升的实现跨两个非连续边界（风机入口和出口），所以风机交界面是间接交界面。

风扇动量源模型

风扇动量源采用“促动盘”类型的方法。

此方法不会对风扇叶片的详细几何建模。圆形风扇盘被网格化为单独区域，而且 Simcenter STAR-CCM+ 将识别由风扇叶片扫掠出的体积中的网格单元。将会对这些网格单元应用适当的动量源（包括旋流组件）。分析是稳态的，所以不包含叶片的通过效应。

风扇动量源模型可以模拟最常见的轴向风扇设计。该模型非常适用于反压力梯度，这种情况下风扇会抵抗背压进行推动。在同一模拟中可以有多个风扇。

由于动量源是基于理论的，因此无法保证得到的流率和压力上升位于特定风扇的风扇曲线上。需要指定适当的风扇性能曲线。Simcenter STAR-CCM+ 会自动调整动量源，以使所模拟风扇的操作点落在该风扇曲线上。

风扇动量源模型使用显式实现，因此会减慢收敛速度。

风扇建模的高级方法

要更精确地对风扇建模，可以对包含风扇叶片几何的区域建模。使用以下方法：

• 旋转参考坐标系

  旋转参考坐标系是用作参考的旋转坐标系，可应用于区域来生成恒定网格通量。

  此方法提供的求解表示流体的时间平均行为，而不是时间精确行为。有关详细信息，请参见在稳态下使用移动参考坐标系。

• 非稳态滑动网格

  需要时间精确行为时，Simcenter STAR-CCM+ 提供了可在瞬态分析期间移动区域网格节点的选项。将使用旋转运动或旋转和平移运动指定此网格运动。

  应用任一运动都会导致在每个时间步中移动网格节点。有关详细信息，请参见模拟刚体运动。有关实际示例，请参见教程移动参考坐标系 旋转风扇。

用于风扇建模的移动参考坐标系和非稳态滑动网格方法都要求为移动的风扇叶片创建单独区域。各区域的接合处是交界面。共形网格是首选，但不是必需的。

可以使用切割体网格单元或多面体网格：

• 对于多面体网格，所有区域都可以使用相同的网格操作，且网格会跨交界面共形。
• 对于切割体单元网格，每个区域都必须有自己的网格操作，而且网格不会跨交界面共形。