之前說明了如何用Fluent經(jīng)典流程處理戰(zhàn)機(jī)的外氣動問題（詳見Fluent戰(zhàn)機(jī)外氣動模擬流程）。但同樣的縮比戰(zhàn)機(jī)模型，如果需要改變飛行攻角、馬赫數(shù)以及飛行高度（飛行高度決定了外流場的靜壓、靜溫邊界條件）等參數(shù)來進(jìn)行對比研究，Fluent經(jīng)典流程功能處理起來就顯得麻煩。此時可考慮用Fluent Aero來進(jìn)行類似的改變參數(shù)的對比仿真研究。

Aero是近幾年的Fluent版本中才出現(xiàn)的，具體是什么版本并沒了解過。我使用的是2021R2，在這個版本中Aero仍屬于測試版本，打開Fluent求解模式之前，需要勾選Show Beta Workspaces，然后選擇Aero（Beta）。

首先新建項(xiàng)目，選擇存放項(xiàng)目的位置。

建立新的Aero工作流程，并導(dǎo)入前文中用Fluent Meshing生成的網(wǎng)格。

為新建仿真文件命名。

之后的流程是比較清晰的，按照workflow一步步走就行了。首先設(shè)置幾何屬性，定義攻角為0°時的升力方向?yàn)閥+，阻力方向?yàn)閦-。勾選“計(jì)算投影面積”，軟件自動根據(jù)導(dǎo)入網(wǎng)格計(jì)算某個方向的投影面積。這里選擇戰(zhàn)機(jī)body1，點(diǎn)擊compute，計(jì)算y方向的投影面積約為0.5801㎡。之后點(diǎn)擊Use as Ref. Area，算出的投影面積自動填在Reference Area一欄中。

后設(shè)置模擬條件，設(shè)0.3、0.5、0.7三個馬赫數(shù)，并從0~2之中設(shè)置5個攻角。同時右側(cè)自動出現(xiàn)各個Design Point的參數(shù)表格。

在溫度和壓力設(shè)置中，我們選擇根據(jù)高度自動計(jì)算，Distribution設(shè)置為Custom，需要用戶在右側(cè)表格的Attitude一欄中輸入飛行高度，這里我們輸入2000、5000、8000三種高度，從而我們一共有15個設(shè)計(jì)點(diǎn)。此時注意到右邊表格中已經(jīng)根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)的空氣動力參數(shù)計(jì)算出不同高度的壓力和溫度。

如果你的模型機(jī)翼、機(jī)身、發(fā)動機(jī)這些是分開建模的，且需要對這些部位的氣動特性詳細(xì)研究，那么利用Component Manager把它們放入不同的Component組中是有必要的，軟件會根據(jù)組別為這些部件自動分配合適的邊界條件類型。比如如果是發(fā)動機(jī)，軟件在后續(xù)邊界條件要求上會出現(xiàn)，發(fā)動機(jī)入口壓力、噴口壓力、噴口溫度、噴口流量等。但這里戰(zhàn)機(jī)模型是一個整體部件，且暫不考慮那么細(xì)，所以直接將整架戰(zhàn)機(jī)放入General類別的分組中。

我們展開Component Groups發(fā)現(xiàn)各部分邊界條件不用再變更，飛機(jī)壁面仍然是wall，z-min面是出口，其他均為遠(yuǎn)場邊界條件。

最后在Solve環(huán)節(jié)設(shè)置一下每個Design Point的迭代次數(shù)、求解器類型、湍流模型等即可。軟件開始對每個表中的Design point進(jìn)行計(jì)算，直至所有15個都計(jì)算完成。這里為快速演示，僅計(jì)算了3個Design Point。

計(jì)算完成后可選擇任何一個之前設(shè)置的Design Point并查看升力系數(shù)、阻力系數(shù)、升力、阻力等結(jié)果。

點(diǎn)擊左側(cè)outline里的Plots，通過設(shè)置等值cut面的法向和位置，以及要繪制的參數(shù)和哪個Design Point，可繪制2D線圖。這里繪制了設(shè)計(jì)點(diǎn)3（Mach=0.3，Angle of Attack=1.0， Attitude=2000m）的x方向的中間面的壓力系數(shù)。

類似，在Contour中可通過設(shè)置要繪制的參數(shù)、設(shè)計(jì)點(diǎn)、Component組等繪制云圖。下圖為設(shè)計(jì)點(diǎn)3的飛機(jī)表面靜壓云圖。

Fluent Aero對于飛行器外氣動的設(shè)置感覺還是比較便捷的，尤其是可以根據(jù)不同的飛行高度自動計(jì)算環(huán)境壓力和溫度。比Fluent經(jīng)典模式提供了很多飛行器外氣動專有結(jié)果分析和不同DP的比較。不過前處理方面要依賴Fluent Meshing，而且仍然是基于傳統(tǒng)有限體積法的外氣動分析。一般應(yīng)對復(fù)雜大模型的外氣動分析，如果有條件，最合適的選擇可能還是LBM方法。