关昊_HyperMesh在发动机水泵CFD分析中的应用.pdfVIP

Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 HyperMesh在发动机水泵CFD分析中的应用 关昊 长城汽车股份有限公司动力研究院 保定 071000 摘要：本文对某发动机水泵进行CFD分析 ，主要介绍了HyperMesh在CFD分析中针对复杂 薄壁流体边界层及网格的划分过程。 关键词：发动机 水泵 HyperMesh 边界层 1 概述 目前通用的流体网格划分工具在针对复杂薄壁结构时，往往无法生成质量较好的网格， 边界层也无法达到要求，且网格数量巨大，对计算进行速度及计算结果影响较大。而现在 HyperMesh可以很好的解决此类问题，生成质量好，边界层数多，数量少（约少70% ）的流 体网格，可以更好地解决工程问题，大大提高效率及计算精度。 2 有限元模型建立 图1 有限元网格 此网格划分难点在与水泵叶轮需要生成包络体将叶轮包围在内，形成一个封闭的腔，由 于叶轮与水泵壳体之间的间距很小，在叶轮与包络体、包络体与壳体之间的间距更小，这样 对边界层的生成将非常困难。 - 1 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图2 叶轮与包络面网格 首先用pro/e画出水泵数模，保存成iges格式后导入HyperMesh。先做出水泵叶轮的包络 体，之后划分面网格，叶轮与包络体网格尺寸为2mm，水泵壳体与水泵进出口网格尺寸为 3mm 。 第一步生成叶轮与包络体腔的体网格，选择工程应用中的CFD选项进入CFD界面中，定 义wall，边界层设定为2层，第一层为0.4mm，第二层为0.5mm ，从图3上可以看出边界层质 量很好。 图3 叶轮与包络体腔体网格 第二步生成包络体与壳体腔的体网格，步骤与第一步相同，边界层也为2层，只需要定 义in/outlet。 - 2 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图4 包络体与壳体腔网格 从图5上可以看出在叶轮与包络体生成4层边界层、包络体与壳体之间生成2层边界层， 边界层质量很好，且网格数量少，一共134783，大大节省了计算时间。 图5 - 3 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 3 计算结果图 图6 总压云图 图7 静压云图 图8 速度云图 4 分析与结论 从上图可以看出，水泵压损为4kPa ，水流流速顺畅，沿程缓和，叶轮处流速高，泵水有 力，没有死区及流动分离现象，通过计算得出扬程为18.6m，与试验数据相吻合。 - 4 - Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图9 水泵试验数据 通过使用HyperMesh对水泵体网格进行划分 ，相比较其它流体网格划分工具，可以生 成质量更好的边界层，且层数多，网格也大大减少，提高计算精度，缩短开发周期，为优化 设计提供理论依据。 5 参考文献 [1] HyperMesh User’Manual ，Meshing ，3 - D Elements:CFD Mesh - HM Hy