Fluent翼型仿真的案例
FLUENT精典案例#350-WORKBENCH二維翼型RAE2822仿真
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FLUENT精典案例#350-WORKBENCH二維翼型RAE2822仿真
01
案例介紹
翼型型號(hào)RAE2822，馬赫數(shù)0.75，SST k-w湍流模型。壓力遠(yuǎn)場(chǎng)條件，遠(yuǎn)場(chǎng)距離物面約15倍弦長(zhǎng)。需要獲取壓力云圖、表面壓力分布曲線和流線圖。
02
網(wǎng)格情況
03
主要仿真設(shè)置
1、穩(wěn)態(tài)計(jì)算
2、SST k-w湍流模型
3、壓力遠(yuǎn)場(chǎng)
4、初始化計(jì)算
殘差曲線（收斂）
04
基本結(jié)果
速度云圖疊加流線圖
壓力云圖
表面壓力分布曲線
使用ANSYS WORKBENCH19.2中的ICEM 和FLUENT分別作網(wǎng)格劃分和流場(chǎng)仿真，網(wǎng)格使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
展開(kāi) Fluent 重疊網(wǎng)格+UDF NACA0012翼型擺動(dòng)氣動(dòng)仿真(一）
本案例利用Fluent重疊網(wǎng)格與UDF,對(duì)NACA0012翼型擺動(dòng)的氣動(dòng)特性展開(kāi)仿真。該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)不同初始迎風(fēng)角度、不同模型、不同速度等工況展開(kāi)類似仿真計(jì)算。
1 UDF說(shuō)明
在本研究中采用重疊網(wǎng)格模型對(duì)NACA0012翼型俯仰運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進(jìn)行定義，vel[1]代表y軸方向，omega[2]代表z軸旋轉(zhuǎn)方向，本案例設(shè)計(jì)naca0012翼型上下擺動(dòng)72°，上下移動(dòng)0.2m，相關(guān)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(shè)置
本案例需要設(shè)置如下三個(gè)模塊的計(jì)算，其中包括背景網(wǎng)格區(qū)域、前景網(wǎng)格區(qū)域與fluent計(jì)算三個(gè)部分，具體設(shè)置如下圖：
3 SCDM 設(shè)置
3.1 導(dǎo)入幾何
整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:此邊界參考相關(guān)文獻(xiàn)，來(lái)流入口與上下邊界距離翼型10C,出口邊界距離翼型20C。
3.2 網(wǎng)格設(shè)置
采用SCDM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，背景區(qū)域劃分為四邊形網(wǎng)格導(dǎo)出。前景網(wǎng)格劃分為三角形網(wǎng)格導(dǎo)出，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。
展開(kāi) 不同攻角下的翼型流場(chǎng)仿真分析，含所有ICEM文件及fluent文件，fluent設(shè)置包含在case中 ￥30
不同攻角下的翼型流場(chǎng)仿真分析，含所有ICEM文件及fluent文件，fluent設(shè)置包含在case中
FLUENT精典案例-翼型俯仰運(yùn)動(dòng)仿真（NACA0012，壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界）-#354
13、瞬態(tài)基本情況
（1）5s時(shí)壓力云圖
（2）5s時(shí)翼型表面壓力系數(shù)分布
（3）翼型俯仰運(yùn)動(dòng)過(guò)程中升力變化
說(shuō)明：將瞬態(tài)計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)改小（譬如改為0.001s），則能夠得到很光滑的曲線。
（4）翼型俯仰運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力變化
05
使用軟件及視頻情況
1、使用ANSYS2020R1 WORKBENCH制作：前處理使用ICEM；仿真使用FLUENT（其中瞬態(tài)仿真是將設(shè)置文件導(dǎo)出后，單獨(dú)使用FLUENT計(jì)算）。
2、仿真設(shè)置與上述推送內(nèi)容的描述相同，且文中基本包含了仿真設(shè)置的過(guò)程。
3、本例有高清有聲視頻教程。
展開(kāi) 
3D翼型俯仰仿真，含ICEM文件+網(wǎng)格質(zhì)量調(diào)整和fluent設(shè)置的操作視頻+UDF ￥80
3D翼型俯仰仿真，含ICEM文件+網(wǎng)格質(zhì)量調(diào)整和fluent設(shè)置的操作視頻+UDF
【詳細(xì)FLUENT實(shí)例講座】翼型計(jì)算
1.1 問(wèn)題描述
翼型升阻力計(jì)算是CFD最常規(guī)的應(yīng)用之一。本例計(jì)算的翼型為RAE2822，其幾何參數(shù)可以查看翼型數(shù)據(jù)庫(kù)。本例計(jì)算在來(lái)流速度0.75馬赫，攻角3.19°情況下，翼型的升阻系數(shù)及流場(chǎng)分布，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。模型示意圖如圖1所示。
圖1計(jì)算模型示意圖
1.2 FLUENT前處理設(shè)置
Step 1：導(dǎo)入計(jì)算模型
以3D，雙精度方式啟動(dòng)FLUENT14.5。
利用菜單【File】>【Read】>【Mesh…】，在彈出的文件選擇對(duì)話框中選擇網(wǎng)格文件rae2822_coarse.msh，點(diǎn)擊OK按鈕選擇文件。如圖2所示。
點(diǎn)擊FLUENT模型樹(shù)按鈕General，在右側(cè)設(shè)置面板中點(diǎn)擊按鈕Display…，在彈出的設(shè)置對(duì)話框中保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Display按鈕，顯示網(wǎng)格。如圖3所示。
圖2顯示網(wǎng)格
圖3整體網(wǎng)格與局部網(wǎng)格
Step 2：檢查網(wǎng)格
采用如圖4所示步驟進(jìn)行網(wǎng)格的檢查與顯示。點(diǎn)擊FLUENT模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)General節(jié)點(diǎn)，在右側(cè)面板中通過(guò)按鈕Scale…、Check及Report Quality實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格檢查。
圖4網(wǎng)格檢查
點(diǎn)擊按鈕Check，在命令輸出按鈕出現(xiàn)如圖5所示網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息。從圖中可以看出，網(wǎng)格尺寸分布：
x軸：-48.97~50m
y軸：0~0.01m
z軸：-50~50m
符合尺寸要求，無(wú)需進(jìn)行尺寸縮放。
最小網(wǎng)格體積參數(shù)minimum volume為1.690412e-9，為大于0的值，符合計(jì)算要求。
圖5網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息
Step 3：General設(shè)置
點(diǎn)擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)General，在右側(cè)設(shè)置面板中Solver下設(shè)置求解器為Density-Based，如圖6所示。
展開(kāi) 三維翼型模型+ICEM結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分+fluent計(jì)算全部文件 ￥50
三維翼型模型+ICEM結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分+fluent計(jì)算全部文件
翼型旋轉(zhuǎn)+角度突變重疊網(wǎng)格+動(dòng)網(wǎng)格，全程建模+ICEM+fluent操作視頻和全部文件 ￥80
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fensap翼型結(jié)冰模擬，從畫(huà)網(wǎng)格到fluent再到fensap全流程操作教學(xué)視頻及所有文件 ￥400
結(jié)冰翼型（白色部分為冰形）
結(jié)冰前后網(wǎng)格變化對(duì)比
升阻力曲線
全流程視頻教程
Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭氣動(dòng)仿真
本案例利用Fluent的MRF模型，對(duì)TTCP模型氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)TTCP模型的彈體穩(wěn)妥旋轉(zhuǎn)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，后續(xù)將對(duì)其各項(xiàng)氣動(dòng)性能參數(shù)繼續(xù)計(jì)算。
本文僅計(jì)算了馬赫數(shù)為1.1、攻角為4°的工況，并展開(kāi)相關(guān)的后處理計(jì)算。
1 workbench 設(shè)置
1.1 選擇流體流動(dòng)（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）
下圖為本案例的workbench界面，一共分為三個(gè)模塊，若采用新版ansys，可以在一個(gè)模塊中完成所有計(jì)算。
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
將已有的仿真模型導(dǎo)入A中。
3 FLUENT MESHING設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。
在b中分別刪除網(wǎng)格內(nèi)域和外域，將其重新組裝，構(gòu)建內(nèi)外域交界面。此處的詳細(xì)設(shè)置將在第二篇文章中進(jìn)行講解。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置
首先要進(jìn)行靜態(tài)求解，為后續(xù)計(jì)算提供穩(wěn)定的初始值。
4.2 材料定義
本案例中會(huì)使用壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，因此需要重新設(shè)置空氣材料，設(shè)置為理想氣體。
4.3 模型設(shè)置
進(jìn)行MRF設(shè)置。
4.4 參數(shù)表達(dá)式設(shè)置
本案例雖然僅進(jìn)行4°攻角計(jì)算，但在此處進(jìn)行了參數(shù)表達(dá)式的設(shè)置，可以快速更換角度進(jìn)行測(cè)試，后續(xù)也可以進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算。此處不展開(kāi)闡述，有需要的可以查看這兩篇文章進(jìn)行學(xué)習(xí)Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 、參數(shù)化計(jì)算Fluent NACA2415參數(shù)化仿真計(jì)算（一）。
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4.5 邊界條件設(shè)置
將火箭炮設(shè)置為壁面。
添加interface交界面。
將其他壁面設(shè)置為壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界。
展開(kāi) Fluent 卷弧翼彈箭靜態(tài)氣動(dòng)仿真（一）
本案例利用Fluent，對(duì)TTCP鏡像對(duì)稱模型（考慮無(wú)旋運(yùn)動(dòng)時(shí),和標(biāo)準(zhǔn)模型的氣動(dòng)特性一致）氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)TTCP模型的穩(wěn)態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，用于確定本案例網(wǎng)格劃分、幾何建立的準(zhǔn)確性。
本案例來(lái)源由相關(guān)讀者提供。
本文僅計(jì)算了馬赫數(shù)為2.0的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果較為接近。
1 workbench 設(shè)置
1.1 選擇流體流動(dòng)（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）
下圖為本案例的workbench界面，實(shí)際可以直接采用帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent。
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
為了便于后續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此處選擇將流體域分為內(nèi)外兩個(gè)部分。
3 FLUENT MESHING設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置
由于是靜態(tài)求解問(wèn)題，此處設(shè)置為穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式。
4.2 材料定義
本案例中會(huì)使用壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，因此需要重新設(shè)置空氣材料，設(shè)置為理想氣體。
4.3 模型設(shè)置
采用k-w SST 湍流模型。
4.4 邊界條件設(shè)置
將火箭炮設(shè)置為壁面。
將其他壁面設(shè)置為壓力遠(yuǎn)場(chǎng)邊界。
4.5 計(jì)算設(shè)置
進(jìn)行初始化，初步計(jì)算100步。
開(kāi)啟阻力監(jiān)測(cè)，對(duì)火箭炮的氣動(dòng)性能展開(kāi)監(jiān)測(cè)。
為了準(zhǔn)確檢測(cè)阻力系數(shù)，需要修改相關(guān)的計(jì)算參考值，具體數(shù)值如下。
進(jìn)一步進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，直到阻力值趨于穩(wěn)定。由下圖可知，本案例的阻力系數(shù)為0.76。相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果為0.75，計(jì)算結(jié)果基本一致，可以用于后續(xù)的進(jìn)一步計(jì)算。
展開(kāi) 
重疊網(wǎng)格撲翼仿真，幾何模型到ICEM文件到fluent計(jì)算文件等全部文件，fluent設(shè)置看case ￥80
重疊網(wǎng)格撲翼仿真，幾何模型到ICEM文件到fluent計(jì)算文件等全部文件，fluent設(shè)置看case
非均勻撲翼仿真全部模型文件網(wǎng)格文件和fluent計(jì)算文件，其中fluent設(shè)置方法都在case文件中 ￥80
非均勻撲翼仿真全部模型文件網(wǎng)格文件和fluent計(jì)算文件，其中fluent設(shè)置方法都在case文件中
Fluent 旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭RBM氣動(dòng)仿真（一）
本案例利用Fluent的RBM模型，對(duì)TTCP模型氣動(dòng)性能問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。相關(guān)設(shè)置見(jiàn)Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭氣動(dòng)仿真。本案例以該文章的計(jì)算結(jié)果為初始值，展開(kāi)了旋轉(zhuǎn)卷弧翼彈箭氣動(dòng)仿真計(jì)算。
所有設(shè)置一致，因此進(jìn)行如下兩步設(shè)置。
注意：由于計(jì)算資源，此處計(jì)算對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行了簡(jiǎn)化，如果要進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，請(qǐng)下載相關(guān)案例自行進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)格劃分！！！
1 FLUENT 設(shè)置
1.1 General設(shè)置
此處設(shè)置為瞬態(tài)計(jì)算。
點(diǎn)擊復(fù)制到運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格。
1.2 后處理設(shè)置
添加三個(gè)方向受力與力矩監(jiān)測(cè)報(bào)告。力系數(shù)和力矩系數(shù)自行計(jì)算，不建議在fluent中直接計(jì)算，因?yàn)榱夭糠钟行чL(zhǎng)度不一致。
對(duì)計(jì)算完成后的流線圖進(jìn)行繪制。
對(duì)截面壓力云圖展開(kāi)繪制。
展開(kāi) 1/2撲翼重疊網(wǎng)格動(dòng)網(wǎng)格仿真，帶全套操作視頻教程+全部網(wǎng)格文件+fluent計(jì)算文件 ￥120
1/2撲翼重疊網(wǎng)格動(dòng)網(wǎng)格仿真，帶全套操作視頻教程+全部網(wǎng)格文件+fluent計(jì)算文件
