FINE/Turbo 软件
转静子交接面的设定与非定常计算
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b e i j i n g .
c NUMECA FINE TM /Turbo
尤迈克北京（流体）工程技术有限公司
u m e c a -NUMECA-Beijing Fluid Engineering Co., LTD.
w w .n
转静子交接面的类型
123
4
5
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1.周向守恒型连接面
2b e i j i n g .c 2.
当地守恒型连接面（Volute+Impeller ）3.完全非匹配混合面
4.完全非匹配固定转子交接面（周期必须相等）u m e c a -注：1、此为对定常计算情况，五种都为可选；对非定常计算，不同的非定常方法
5.一维无反射的RS 交接面（目前仅限理想气体）
w w .n 采用的交接面类型不同
各类型比较
1Conservative Coupling by Pitchwise Rows
、可以保证质量、动量、能量严格守恒2、沿周向网格的连接方式需一样3、较好的鲁棒性
建议大多数情况采用此方法
Local Conservative Coupling 1、建议用于叶轮与蜗壳的交接面
2、基于矢通量分解，对周向流动变化较大的情
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Local Conservative Coupling
况增加求解的稳定性3、物理量并非严格守恒
4、求解跨音速问题时可能会引起发散b e i j i n g .c Full Non Matching Mixing plane
1、质量、动量、能量严格守恒
2、没有网格连接的限制
1认为转静子连接为完全连接
u m e c a -Full Non Matching Frozen-Rotor
、认为转静子连接为完全连接2、在交接面的信息传递过程中忽略动叶的转动3、转静子的周期必须相等
w w .n Non Reflecting 1D
1、用于交接面非常靠近叶片
2、用于在交接面上有激波反射的情况
转静子交接面的处理方法
Method
Type of interface
Steady
Mixing plane
1，2，3，5
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Frozen rotor
4Domain Scaling method b e i j i n g .c Unsteady
Domain Scaling method
1，2，3Phase lagged method 1，2，3
u m e c a -Harmonic method
5
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多排叶片
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c u m e c a -w w .n
Mixing Plane
1、交接面上物理量进行周向平均
2、面两侧的个patch 在展向覆盖的区域必须相同，展向的网格不必匹配，但周向的网格边界必须为圆弧
3、交接面两侧的patch 应在同一个轴对称面上
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（Full Non Matching Mixing plane 没有1、2条限制）
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Frozen Rotor
1动绝对坐标系下求解最终解取决于动静叶的相对位
1.\静叶里的流动分别在相对\绝对坐标系下求解，最终解取决于动静叶的相对位置，非定常的历史效应被忽略
2.
最适合于叶轮和蜗壳的交接面（流动在周向的变化不能忽略）
缺点：1、需要做整周叶轮的通道
2、最终的解取决于动叶的位置
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专家参数IRSNEW 必须为2b e i j i n g .c u m e c a -w w .n
旋转机械非定常计算方法
2、旋转机械专用非定常流动
a. Domain Scaling + Sliding Grid （FNMB ） 例：多级旋转机械（轴流、径流、混流）
b. Phase-Lagged
例：但级（轴流、径流）非定常流动 c Non linear Harmonic Method o m
c. Non linear Harmonic Method
例：单级及多级非定常流动（轴流、径流、混流）
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Domain Scaling Method
Rai &Madavan 年提出保证了多叶片排信息传播的时间频率及傅Rai & Madavan 于1990年提出，保证了多叶片排信息传播的时间频率及傅立叶级数形式，可以精确捕捉任意频率的参数。

1.用于旋转机械的非定常计算，为系统默认选用的方法，可以做多级计算
2.转静交接面上下游的周期性需相同（约化或进行geometry scaling ）
K 1P 1 = K 2P 2
K –计算域内的通道数o m
P –节距
约化：例如静叶16个，动叶24个，这可以取静叶2个通道，动叶3个通道
几何缩放如不满足约化要求可以将动叶或静叶的几何进行缩放改变其节距b e i j i n g .c 几何缩放：如不满足约化要求，可以将动叶或静叶的几何进行缩放，改变其节距与叶片数，以满足约化条件，但改变前后的叶片数之比应接近于1。

缺点：1、CPU 、RAM 往往需求大
u m e c a -2、几何缩放容易引入误差
默认采用的是sliding grid 插值，建议激活FNMB 连接进行插值，（IRSNEW = 1）
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Phase Lagged Method
Fatsis, Pierret, Van den Braembussche, 1995 需要激活Phase lagged 选项 用于旋转机械的非定常计算，但只能算一级叶片 建议动静叶通道在周向有重叠的部分，只能用
CON 边界或FNMB 边界，
IFNMB=1o m
其他边界设IFNMB 1，转换为FNMB 边界。

仅需要单通道网格，不需要周期性一致
缺点：无法应用到多级，在高阶频率信息的捕捉b e i j i n g .c 方面精度不高,计算时间漫长
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相位角数和时间的设定
Nbstator –o m
Nbstator
静叶片数Nbrotor –动叶片数
建议j 取15-20
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相关专家参数
=1Phase Lagged Method
IRSVFL = 1 （对Phase Lagged Method 自动为1）增强粘性通量的在交接面的连续性
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c IRSNEW ：是否应用FNMB 连接，1为采用，0为采用默认连接。

（对转涡轮，IRSNEW 必须为1；采用Frozen Rotor ，IRSNEW 必须为2）u m e c a -IFNMB ：是否转换为FNMB 边界，1为转换，0为不转换
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内层时间步的设定
•给定虚拟时间步计算的收敛准则•给定虚拟时间步的最大计算步数
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初场设定
1从定常解结果开始
、从定常解结果开始 2、先进行定常计算，在定常计算的基础进行非定常计算（续算时选择.cgns 文件）
3、直接进行非定常计算
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外层时间步的设定
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c 旋转机械的非定常
普通非定常
u m e c a -应保证每个周期内至少包含10-20个时间步长，对于相位角位置，应不少于30个最好为叶片数的1020w w .n 个，最好为叶片数的10-20倍
输出类型
At d l &M lti l fil At end only & Multiple files At end only & One output File o m
Immediately & Multiple files b e i j i n g .c Immediately & One output File
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常规非定常流动
例二维圆柱绕流
例：二维圆柱绕流
网格数：3.2万Dual-Time o m
非定常求解：Dual Time
差分格式：二阶中心格式，预处理法CFL 数：3.0
incompressible air b e i j i n g .c 工质：incompressible air 雷诺数：100
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一级半空气透平
网格数：100万
求解器：FINE/Turbo EURANUS Dual-Time Domain
非定常求解：Dual Time, Domain Scaling+Sliding Grid
差分格式：二阶中心格式30o m
CFL 数：3.0工质：Air
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c * 计算结果为动画，需以播放模式观看
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