滑移网格是在多重参考系(MRF)和混合平面的基础上发展起来的,用来描述计算区域的运动。在滑移网格中,静止和转动部分之间的相对运动会引发瞬态交互效应。这些交互效应通常分为3种。
●潜在作用:由于上游和下游压力波的传播导致的流动不稳定。
●尾迹作用:由于上游叶片组的尾流传递至下流引起的流动不稳定。
●冲击作用:在跨音或超音速流动中,由于激波冲击下游叶片组导致不稳定。
滑移网格技术可以处理非定常问题,这是它与MRF模型和混合面模型的最大区别。滑移网格技术通常处理带有周期性的问题,如涡轮机械中转子和定子的相互干扰问题,如图9-1所示。但是滑移网格也可以计算非周期性问题,如两列火车交错行驶过程中周围流场的变化。在不需要考虑转子和定子相互干扰的细节时,用MRF模型和混合面模型进行计算就可以获得相互干扰的平均效果,但是在需要考虑干扰过程的细节时,则必须使用滑移网格技术。滑移网格技术在计算中需要使用的系统资源比较大,因此在使用滑移网格技术时需要使用配置较高的计算机。
在滑移网格计算中,计算域至少包含两个以上存在相对运动的子域。每个运动子域至少有一个与相邻子域连接的交界面。原则上交界面形状是任意的,但在实际计算中,交界面的实际形状都设计为在滑移后相邻子域不能相互重叠的形状,或者说交界面上的运动速度必须与交界面相垂直。例如,在旋转机械问题中,交界面都设计成轴对称形式,包括圆锥面、圆柱面等形状如图9-2所示。在列车交错问题中,交界面则设计成平面等。
滑移网格技术中设定的交界面在计算过程中总是有一部分与相邻子域相连,而其余区域不与相邻子域相连。与相邻子域相连的区域被称为内部区域。与相邻子域不相连的区域,在平动问题中被称为壁面区域,在周期性流动问题中则被称为周期区域。在每次迭代结束后,FLUENT软件都会重新计算内部区域的范围,将交界面的其余部分划定为壁面区域或周期性区域,并在壁面区域和周期性区域上设定相应的边界条件。在新的迭代步中,只计算内部区域上的通量。滑移网格计算中采用非正则网格技术,即交界面两侧子域在交界面上不共用网格节点,因此内部区域不是用交界面两侧的网格面直接构成的,而是通过子域间的相对移动量重新计算得出内部区域的边界位置。(www.xing528.com)
当期望获得转子-定子作用时间精确解时,则需要采用滑移网格进行瞬态流场计算。
图9-1 转子-定子的相互作用
图9-2 风机
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