Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真

本案例利用Fluent以文章中所采用的發動機噴管模型甲板上艦載機尾流場仿真。在航空母艦上,艦載機尾部通常會部署偏流板。因此本案例以雙發、帶偏流板為計算模型,展開了艦載機尾流場仿真。依據本案例,后續可以開展不同距離、不同角度、不同甲板風情況下的尾流場仿真計算。

1 workbench 設置

本案例具體設置如下圖 :

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖1

2 SCDM 設置

2.1 導入幾何

為了減少計算時間,本案例采用半模進行計算,計算域尺寸為15m×15m×30m。發動機尾部距離偏流板的距離為10m,偏流板偏角為45°。發動機尾噴管采用前文Fluent FMG 航空發動機尾三維噴管仿真(一) 的尺寸。噴管方向入口為壓力入口,外域入口為壓力入口,偏流板為固壁面,噴管壁面為固壁面,除對稱面外,其余面為壓力出口。

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖2

3 Fluent Meshing 設置

3.1 網格設置

采用 Fluent meshing 進行網格劃分,采用六面體網格劃分,并劃分相對應的邊界層網格。并對噴管尾流和偏流板區域網格進行加密。

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖3

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖4

4 FLUENT 設置

4.1 General設置與網格導入

由于本文僅分析對艦載機尾流場穩態特性展開分析,因此僅需要進行穩態計算結果的討論,此處的設置比較簡單,勾選為穩態計算,并選擇密度基求解器。

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖5

4.2 對稱面設置

由于本案例是對半模進行相關的仿真計算,因此需要在視圖處選擇對稱面作為鏡像平面。

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖6

4.3 材料設置

此處選擇理想氣體進行計算,相關設置如下如所示:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖7

4.4 邊界條件設置

根據SCDM設置中的介紹,對各個邊界條件進行設置,各邊界條件的設置如下:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖8

噴管速度入口設置為壓力入口,給定壓力值為260000Pa,溫度設置為1000K,具體設置如下圖:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖9

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖10

外域速度入口設置為壓力入口,給定壓力值為101325Pa,溫度設置為300K,具體設置如下圖:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖11

其余出口邊界設置為壓力出口,給定壓力值為101325Pa,溫度設置為300K,具體設置如下圖:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖12

4.5 初始化設置

首先進行混合初始化設置,具體設置如下圖:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖13

初始化結束后, 進行 FMG 初始化 , 在TUI窗口中輸入命令:

C

/solve/initialize/fmg-initializationyes

進行FMG初始化,具體輸入界面如下圖:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖14

該方法可以獲得更好的初始結果,使仿真計算得到更快的收斂。初始化后溫度云圖如下圖,可以發現該結果與最終結果類似。

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖15

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖16

4.6 計算設置

此處進行的計算設置如下:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖17

5 后處理結果

5.1 后處理云圖結果

偏流板表面溫度云圖和壓力云圖如下圖所示:、

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖18

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖19

截面速度云圖和溫度云圖如下圖所示:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖20

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖21

截面速度云圖和溫度云圖如下圖所示:

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖22

Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真的圖23

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