Sirocco Fan

* 격자 파일 다운로드

1. 개요

격자 및 압력분포

본 예제는 비정상상태 비압축성 유동해석 예제이다. 시로코팬 내부에서 입펠러가 회전할 때 내부의 유동을 예측하는 문제이다.

격자는 Ansys Fluent의 .cas 형식의 파일을 변환하여 사용한다.

계산 조건은 다음과 같다.

  • solver : buoyantPimpleNFoam (넥스트폼이 개발한 동적격자 비압축성 유동 해석 솔버)
  • 난류 모델 : $Standard$ $k-\epsilon$ model
  • 밀도 : 1.225 $kg/m^3$
  • 점성 계수 : 1.79e-5 $kg/ms$
  • 임펠러 회전 수 : 2,000 RPM

2. 프로그램의 구동

프로그램 실행 후 launcher에서 ‘New’를 선택한다. Launcher에서 ‘Solver Type’은 Pressure-based를, ‘Multiphase Model’은 None, ‘Species’는 Not Include를 선택한다.


3. 격자

격자는 주어진 Ansys의 .cas 파일을 활용한다. 상단 탭에서 File - Load Mesh - Fluent (ASCII)를 클릭하고 siroccofan.cas 파일을 선택한다.

4. General

Time을 Transient로 변경한다. 나머지는 Default로 설정한다.


5. Models

난류 모델은 $Standard$ $k-\epsilon$ 모델을 사용하고 나머지는 Default를 사용한다.


6. Materials

본 예제에서 작동 유체는 공기이다. 유체의 물성치는 Default 조건을 사용한다.

7. Cell Zone Conditions

Cell Zone Conditions에서는 MRF, Sliding Mesh, Source 등을 설정할 수 있다. 본 예제에서는 ‘rotating’ Cell Zone에 Sliding Mesh 조건을 설정한다.

Sliding Mesh를 선택하고 아래 값들을 입력한다.

  • Sliding Mesh
    • Rotating Speed : 2,000(RPM)
    • Rotation-Axis Origin : (0, 0, 0)
    • Rotation-Axis Direction : (0, 0, 1)


8. Boundary Conditions

아래와 같이 경계면 타입과 경계값을 설정한다.

  • interface-stat와 interface-rotating은 회전 경계면이다.

  • interface-stat, interface-rotating : Interface - Internal Interface

    • interface-stat : Internal Interface로 변경 후, Coupled Boundary는 interface-rotating 선택


  • axis : Wall
    • Velocity Condition : Rotational Moving Wall
    • Speed : 2000 (RPM)
    • Rotation-Axis Origin : 0 0 0
    • Rotation-Axis Direction : 0 0 1


  • axis-r, blades : Wall
    • Velocity Condition : Moving Wall


  • externalwalls, walls : Wall
    • Velocity Condition : No Slip


  • inlet : Velocity Inlet
    • Velocity Specification Method : Magnitudde, Normal to Boundary
    • Profile Type : Constant
    • Velocity Magnitude : 1 (m/s)
    • Turbulent Intensity : 1 (%)
    • Turbulent Viscosity Ratio : 10


  • outlet : Pressure Outlet
    • Total Pressure : 0 (Pa)


9. Numerical Conditions

본 예제에서는 Default 조건을 사용한다.

10. Initialization

모두 Defalut 값을 사용한다.

하단에 Initialize 버튼을 클릭한다. 그 후, File - Save 버튼을 클릭하여 case 파일을 저장한다.


11. Run

Run Conditions에서 다음과 같이 설정 후 계산을 진행한다.

  • Time Stepping Method : Fixed
  • Time Step Size : 0.0001
  • End Time : 0.3
  • Data Write Format : Binary
  • 메뉴의 Parallel - Environment를 선택하고 Number of Cores는 4, Parallel Type은 Local Machine을 선택


아래 그림은 계산중인 Residuals 그래프이다.


12. 후처리

Fan 내부의 압력 분포를 확인해본다. External tools의 paraivew 버튼을 클릭하여 paraview를 실행한다.

Case Type을 Decomposed Case로 변경한다.


Slice 기능을 활용하여 용기 내부의 단면을 자른다.

Z-normal 버튼을 클릭 후, Origin을 다음과 같이 변경한다.

  • Origin : 0.06 -0.017 0.05
  • Normal : 0 0 1


아래 그림과 같이 fan 내부 속도 분포가 나오게 된다.