ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Key technologies for massive unsteady simulation of whole compressor
Received date: 2023-11-13
Revised date: 2023-12-20
Accepted date: 2024-03-05
Online published: 2024-03-14
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The aero-engine compressor often contains multiple ducts and up to a dozen compressor stages， and the full-annulus unsteady simulation technology is one of the means to improve the fidelity of its internal flow field simulation. The billions of the compressor grids result in a huge amount of unsteady simulation computation， necessitating the development of a highly scalable solver for the massive unsteady CFD simulation of the compressor. Based on the in-house software ASPAC， a universal solution to generating the initial field of the full-annulus grid after partitioning based on the single channel grid steady flow field is provided； analysis and testing are conducted on the international method of generating full-annulus wall distance based on the single channel wall distance， and the deviation distribution area and magnitude caused by this method in unsteady simulation results are given. We further develop a grid overlap localization strategy for the blade row interface considering grid distortion， conduct the MPI/OpenMP hybrid parallel transformation of compressor unsteady simulation， and solve the problem of data competition during OpenMP parallel simulation by optimizing the solution process. The results show that the developed method has been successfully applied to the full-annulus unsteady simulation of a twin-spool 13-stage compressor with 6.116 billion grids using 102 400 CPU cores. The MPI/OpenMP hybrid parallel mode has basically solved load imbalance caused by the dynamic processing of the blade row interface interpolation. The parallel efficiency of the 102 400 cores compared to the 10 240 cores is 84.7%， far higher than that of the MPI parallel mode of 46.7%.
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