導讀：介紹多部件旋轉方法。
多部件旋轉的作用
許多旋轉機器包含多個部件（多級機器）：例如，壓縮機級由轉子葉片排組成，將能量傳遞到流體上，然後是定子葉片排，將渦流轉化為靜壓上升。
有些包含靜止的表面，它們不是相對於軸的旋轉的表面。例如：泵的卷積表面。
單旋轉部件分析也可用於簡化的單旋轉部件。
多部件分析對於檢查元件互動作用最為有用。
多部件分析最好用的方法是多重參考系。
多重參考系
多重參考系Multiple Reference Frame
流動域被分割為固定（絕對）和旋轉域，獨立網格化，每個域都在其各自的框架中：旋轉域在旋轉參考系中，靜止域在靜止參考系中。
多參考系法同時求解一系列旋轉和靜止部件：雙向完全耦合的相互作用。
由求解器處理的旋轉和固定部件之間的介面Interface。
可用的方法：
穩態幀變換方法：Mixing Plane Model、Frozen Rotor Model
瞬態方法：Transient full-annulus、Transient pitch chan
跨距（Pitch）變化（下文講解）
多參考系方法中的旋轉週期性非常有實用性
儘可能解決每個元件的一個通道，減少計算量；
轉子和定子的葉片數量不同，導致轉子和定子單通道域之間的螺距不匹配。如下圖，轉子的槳距大於定子的槳距；
為了不匹配的跨距，需要一種所謂的跨距改變方法。
混合平面方法本質上包括透過在周向上混合流動而對不等跨距的處理。
對於凍結轉子法（ frozen rotor method），在融合法中實現了一種跨距變化法
如何理解Pitch change
Pitch change
最通俗的理解是：
兩個平面交接，有一部分面是重合（overlapping region）而另一部分不重合（misaligned region），這部分不重合區就是Pitch Change；
可理解為匹配。Pitch 也可理解為單個葉片通道所展開的部分，相應Pitch angle為展開的角度。
Pitch Ratio
，可理解為匹配度，interface中的兩個網格面完全重合時，Pitch Ratio=1。
混合平面方法
Mixing Plane Model （MP）
混合平面的插值
混合平面模型採用了周向平均技術，Interface上游側的任何流量變數分佈都被轉換為Interface下游側使用的平均橫向剖面
對下游側的所有必要變數執行相同的轉換，所得到的下游平均剖面圖用Interface的上游側；
自轉方向上的變數保持不變；
透過周向保守“混合”過程引起的葉片跨距（Pitch）變化。
混合平面的特徵
當介面上的周向變化很小或不重要時可用；
模擬以穩態狀態執行；
每個分量中只有一個通道使用旋轉週期邊界條件進行建模；
對於每個旋轉元件，其單元區被設定為旋轉框架運動，其方式與單個旋轉元件相同；
混合損失發生在所謂的通用渦輪介面（GTI）混合平面介面，因為混合過程有固有的物理損失！
混合平面方法設定
啟用Turbo Model，點選Turbo Create
混合平面可以在“Create/Edit Turbo Interfaces”對話方塊中建立
定義Interface對的名稱
選擇Interface Zones Side，兩側對應選上
啟用General Turbo Interface
選擇“Mixing Plane”作為“跨距變化型別”
混合平面模型的限制
插值過程會在混合平面介面上引入誤差；
混合平面可以處理一些迴流，但如果存在大量回流（導致收斂不良），應避免使用混合平面；
平均產生的混合過程將給階段計算造成額外的（通常很小的）損失；
將無法預測對下游葉片通道的尾流效應和衝擊波的相互作用；
混合平面模型中的誤差隨著相級間距的減小而增大（更強的相互作用）
冷凍轉子模型(FR)
Frozen Rotor Model
在Interface上，對速度向量和速度梯度進行了適當的變換，並確定了質量、動量、能量和其他標量的區域性通量；
沒有考慮到一個域相對於另一個域的相對運動：網格並不會隨時間的運動，計算結果對元件的相對位置很敏感；
比混合平面模型魯棒性更好，需要更少的計算資源。
FR模型特徵
當介面上的周向變化很重要時使用，即非軸對稱流域；
模擬以穩態執行；
對於每個旋轉元件，其單元區被設定為旋轉框架運動，其方式與單個旋轉元件相同；
允許在凍結介面之間更改跨距；
當pitch ratio很大時，誤差可能會很大。
Fluent中FR模型的設定
啟用Turbo Model，點選Turbo Create
混合平面可以在“Create/Edit Turbo Interfaces”對話方塊中建立
定義Interface對的名稱
選擇Interface Zones Side，兩側對應選上
啟用General Turbo Interface
根據Pitch ratio選擇Pitch-scale、no pitch-sacle
凍結轉子模型限制
凍結轉子模型（FR）忽略了流體區域相對於彼此的相對運動，因此沒有考慮到元件之間的流體動力學相互作用；
結果可能取決於元件的“凍結”區域；
當流動透過旋轉區域（流進入和離開旋轉區域的外邊界），或在介面上有顯著的流逆轉時，FR可能會產生誤導性的結果；
對於FR近似不合理的情況，應使用瞬態轉子定子代替。
通用渦輪介面
General Turbo Interfaces （GTI）
基於介面的轉子/定子相互作用模型
GTI將轉子流動連線到定子流動；
所有葉片模型的基礎（穩態或瞬態）；
處理簡化幾何上的pitch變化模擬；
保持隱式離散化-魯棒性和速度；
允許在渦輪模型之間切換：GTI必須是非保形網格的才能正常工作；
該介面可以處理大多數渦輪增壓器的配置-應用範圍廣泛
軸向、徑向、混合；小到非常大的pitch ratio；二次流動路徑：注射、出血和空腔；Sector-to-sector ， Sector-to-360 and 360-to-360：
GTI建立
啟用Turbo Model，然後再下方建立GTI；
也可以透過Mesh Interfaces建立，如下圖所示：
為渦輪模擬建立基本Interface：
interface型別
Tip Gap
（例如，在轉子葉片的邊緣）不要選擇任何Interface選項，然後單擊［建立/編輯］
Non-conformal Periodic Interfaces
：選擇t Periodic Boundary Conditions
General Turbo Interfaces
：選擇General Turbo Interfaces、 Pitch-change method
建立Periodic Interfaces
在Boundary Conditions下選擇旋轉週期邊界的兩側：
選擇Rotational：旋轉軸將自動設定為之前設定的單元區旋轉軸：
在控制檯中檢視有關已建立的保形或非保形週期的訊息
GTI的使用
Fluent中不需要明確選擇凍結轉子或瞬態轉子/定子介面。它們由Fluid zone motion定義。
Pitch-Scale (PS)
適用於當Pitch ratio較小，pitch-ratio > 2；當旋轉區域是360-360時候同樣也不適用。
No-Pitch-Scale （NPS）
在大的Pitch ratio時，結果更合理。
多部件旋轉設定流程
在設定常規渦輪Interface請遵循適當的常規設定順序：
確保轉子和定子的流體區正確定義旋轉軸 ，對於定子，旋轉軸用於定義旋轉週期邊界；
在建立GTI之前，確保建立週期邊界（保形或非保形）
確保在建立GTI之前已經建立了tip interface
任何旋轉部件的所有設定以及所有一般物理和求解器的設定都應遵循上一章03單旋轉參考系
工作條件、重力、湍流模型選擇、能量方程、旋轉軸、週期介面、邊界條件、求解器設定、初始化程式、時間尺度因子、報告圖。。。
目前FMG不相容所有的GTI，應該避免使用FMG
小結
多部件旋轉最好使用多重參考系方法Multiple Reference Frames
可提供兩種穩態幀變化模型：
最適用於葉片行之間的周向平均是一個合理的近似值的問題（軸向壓縮機、軸向渦輪機等），不同的變槳角，每個通道只需要一個葉片通道
最適合於流動中不對稱的情況，目標pitch ratio儘可能接近於1，或使用無pitch ratio選項。
冷凍轉子模型Frozen rotor model
混合平面模型Mixing plane model