5.2.1 旋转机械的数值仿真方法

5.2.1 旋转机械的数值仿真方法

血泵包括转动部分和静止部分,转动部分高速旋转会带动血液的转动,因此需要特殊的数值方法模拟这种转动。对这类问题有两种常用的数值模拟方法:一种是多重参考系方法,另一种是滑移网格法[4]

1)多重参考系方法

多重参考系(multiple reference frame,MRF)方法是一种定常的数值模拟方法,它假设网格单元做匀速运动,适用于区域边界上点的运动基本相同的问题。该方法简单且适用性强,因此被广泛应用于旋转机械的仿真。使用多重参考系方法时,血泵内的流域被划分为两个子域:转动域和静止域。控制方程在每个子域内各自求解,各子域的信息在交界面上通过将速度换算为绝对速度的形式进行交换,并且使得两个子域的速度保持连续。多重参考系方法不能精确计算随时间变化的物理量的数值,它所获得的定常解被认为是非定常解对时间的平均值。(https://www.daowen.com)

2)滑移网格法

滑移网格法(sliding mesh)是一种非定常计算方法,使用滑移网格法时血泵内区域也被划分为转动域和静止域,转动域内的网格分布较密,且随着离散的时间步沿旋转轴产生转动,在不同的时刻重新生成网格;而静止域则保持不动。在转动域与静止域的交界面上,使用两层交界面将不对应的节点分别进行求解,然后形成新的交界面。通过新交界面上的通量传递,实现两区域内的流场耦合。滑移网格法可以得到随时间变化的参数值。