Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)

本案例利用Fluent重疊網格與UDF,對NACA0012翼型擺動的氣動特性展開仿真。該案例所用模型為假設模型,僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同初始迎風角度、不同模型、不同速度等工況展開類似仿真計算。

1 UDF說明

在本研究中采用重疊網格模型對NACA0012翼型俯仰運動進行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義,vel[1]代表y軸方向,omega[2]代表z軸旋轉方向,本案例設計naca0012翼型上下擺動72°,上下移動0.2m,相關的UDF代碼如下: 

#include "udf.h"#include "mem.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(naca, dt, vel, omega, time, dtime){                NV_S(vel, =, 0.0);    NV_S(omega, =, 0.0);    vel[1] = 0.2*cos(2*3.14*time);    omega[2]=1.256*cos(2*3.14*time);    }

2 workbench 設置

本案例需要設置如下三個模塊的計算,其中包括背景網格區域、前景網格區域與fluent計算三個部分,具體設置如下圖:

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖1

3 SCDM 設置

3.1 導入幾何

整體幾何結構如下圖:此邊界參考相關文獻,來流入口與上下邊界距離翼型10C,出口邊界距離翼型20C。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖2

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖3


3.2 網格設置

采用SCDM進行網格劃分,背景區域劃分為四邊形網格導出。前景網格劃分為三角形網格導出,并劃分相對應的邊界層網格。

背景網格如下圖所示:

  Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖4

前景網格如下圖所示:

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖5

4 FLUENT 設置

4.1 General設置與網格導入

首先導入背景網格,其次通過下圖所示的方法將前景導入。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖6

由于本文涉及到NACA0012翼型運動,因此需要探討瞬態計算結果,此處的設置比較簡單,勾選為瞬態計算。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖7

4.2 邊界條件設置

將上下邊界設置為對稱面,來流方向位速度入口,出口為壓力出口,設置naca0012外邊界網格為overset。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖8

速度入口設置為32m/s,具體設置如下圖:

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖9

  4.3 動網格設置

首先導入編輯的udf 。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖10

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖11

其次對運動區域進行設置,即整個運動區域到網格都要添加udf,具體設置如下:

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖12

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖13

4.4 初始化設置

相關初始化設置如下圖。

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖14

4.5 計算設置

此處進行的計算設置如下:

Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一)的圖15

5 后處理結果

5.1 后處理云圖結果

云圖動畫結果如下圖所示:

壓力變化云圖結果:

速度云圖變化結果:

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