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圖2.2 彈殼及裝藥模型 將彈頭殼體與裝藥裝配到位后需要在其外部建立外流場區域，即外部空氣域，使用workbench里面的建模軟件在彈頭外部生成外流場。如圖2.3所示。 圖2.3 彈頭外流場區域建立 2.2模型前處理 將建好外流場區域的彈頭及流體區域模型導入mesh進行前處理。彈頭殼體以及裝藥網格劃分如圖2.4所示。

人為創建一個圓柱體將螺旋槳包圍，作為旋轉域。并創建另一個區域作為計算域的“邊界框”，形成一個虛擬的風洞，方便我們來設置邊界條件。最后，輸出飛行器表面、計算域邊界框和圓柱旋轉域等不同邊界的獨立STL格式文件。

之后按照基于戰機幾何offset一定比率建立外流場，這里為演示起見和節省計算量，設置外流場x、y方向分別為0.5倍的模型尺寸，z+方向為0.5倍模型尺寸，z-方向為1.5倍模型尺寸。實際一般亞音速戰機的計算域在飛行方向上機頭之前可能需要10~15倍的機身長度，尾跡區域需要20~30倍的機身長度，其余各個方向上則至少10倍機身尺寸。

1.2 流體域抽取創建外部流體域：在SpaceClaim中，選擇“準備”選項卡，使用“外殼”工具沿風機周圍生成長方體流體域，可以鍵盤上直接輸入數值。建議尺寸為風機幾何的20-30倍。拉伸操作時勾選“No Merge”選項，避免流體域與固體區域自動合并，確保后續邊界條件獨立設置。 右鍵單擊塔筒或葉片，選擇抑制固體區域，僅保留流體域。

(4)點擊工具欄中Prepare下的Enclosure功能，如圖10所示，在本方法中，會使用到先創建管道外流場的方式，然后對流場進行切割，進而得到管道內流體的方法。

完成幾何修復后，進入計算域定義階段。采用Enclosure功能構建長方體外流場域，其邊界距離無人機表面需保持一定長度以消除邊界效應。對于包含發動機進氣道的內流場，需封閉進排氣口形成獨立流體域。此時通過在機身內部指定流體域標記點，結合Wrap功能生成包裹網格，該過程需調整包裹增長率至1.3以避免機翼尖端（厚度僅0.8mm處）的網格穿透現象。

圖8 1m高度外流場平面處速度云圖 圖9 1m高度外流場平面處壓力云圖 同樣的方法，創建離地高度為6m（二樓）的外流場平面，得到其速度云圖和壓力云圖分別如圖10和圖11所示。從圖可以看出，二樓計算結果與一樓計算結果計算類似，氣流在迎著來流的迎風面形成一個高壓區，在內外壓差作用下，空氣會進入到房屋內部就行通風散熱。

內外流場已在幾何中創建，此案例不需要創建的輔助幾何。內外流場幾何如圖2。對于自然對流的外流區域按照一般自然對流外流暢大小標準，根據不小于整體幾何最大尺度的向上方向2倍長度，向下方向1.5倍長度，前后左右方向0.5倍長度的方法進行流場創建。最大程度來減小邊界對自然對流流動的影響。

1.邊界條件類型概述 從求解空間上分可以分為內流場和外流場： 下圖是內流場示意圖，一般類型的內流場包含了入口、出口和壁面。入口有速度入口、質量流量入口和總壓入口；出口有出口和靜壓出口；壁面有光滑壁面、粗糙壁面、移動壁面、絕熱壁面等等。在STARCCM+中使用不同的圖標表示出來。 下圖是外流場示意圖，一般類型的外流場包含了入口、出口和壁面。

對復雜產品進行CFD仿真分析，通常利用專業三維CAD軟件建立數字模型，然而這些模型并非流體計算域，無法直接導入至前處理軟件劃分網格，因此需要在這些模型基礎上抽取流體計算域，亦即流道抽取工作。根據CFD計算類型，流體域抽取分為兩類：（1）內流計算域生成，（2）外流計算域生成。

因此本文采用S-A模型作為湍流模型，解決葉片的外流場湍流問題。庫朗特數的選擇會影響FENSAP對流場以及DROP3D對水滴場的求解過程。本報告選擇的流場求解庫朗特數為100，在這個數值下，本地時間步由特征速度，音速以及每個單元體的尺寸計算得出。本文選擇的水滴場求解庫朗特數為2，在這個數值下，本地時間步由當地速度，阻力以及每個單元體的尺寸計算得出。

*圖3-2 材料選擇2）計算域雙擊 求解> 流動分析> 計算域> Domain-body-car，在計算域設置窗口中類型選擇“Fluid Domain”，材料選擇“Air at 25 C”，然后點擊“下一步”，在打開的流體模型窗口點擊“確定”，將網格分配到計算域Domain-body-car。

三、流場計算（1）流體域建模 導入幾何模型至Hypermesh ? 編輯 提取管道內表面與凸起物體的外表面，并將管道兩頭封堵上，并修復拓補關系，形成一個封閉的流體域空間，將管道的一端作為流體的入口，另一端作為出口，如下圖所示。 ?

1.2幾何建模和流場計算域建立 本案例風扇外徑為384mm，輪轂直徑為140mm，輪轂比為0.365，8扇葉均勻分布，外流場建模充分考慮到進氣試驗標準，入口區長度至少為入口處管道直徑的六倍；而出口區的長度則應保證至少為出口位置管道直徑的十倍；至于旋轉流體區，是指包含了風扇本體以及周圍流場的圓柱體區域，應當保證其尺寸盡量靠近風扇葉片的直徑，最終風扇模型和外流場模型分別如下圖所示。

一、柔性體創建 Comsol創建柔性體的思路是，設置了剛性域的部分按照剛體進行計算，其余部分按照柔性體進行計算。而剛體和柔性體之間的連接通過建立連接件實現。按照剛柔耦合的思路來看，整個仿真過程就會變得很簡單，既然我們需要把活塞桿變成柔性體，那么僅需要把活塞桿以外的部件設置為剛性域，活塞桿的圓柱外表面，即與其它部件連接的地方設置為連接件。

圖 1 ICFD 汽車外流場、水流沖擊大壩、圓柱擾流案列 2. LS-DYNA ICFD 基本功能 2.1自動體網格生成 ICFD 求解器使用自動體網格器劃分流體域。 這極大地簡化了前處理階段，而且，提供高質量的表面網 格。 對于 FSI 流-固耦合分析，求解器使用 ALE 方法進行網格移動。

在流體力學領域有豐富經驗的專業人員可以預測哪里可能出現尖銳梯度，并在這些位置創建局部細化的網格，而不是細化所有網格。 計算成本 我們可以在任何位置創建非常密集的網格，但在大多數情況下，由此產生的計算成本非常大。因此，非常重要的一點是只在流動需要的區域細化網格，并為可以使用較大單元的區域提供良好的過渡。

本文在幾何模型前處理中分別針對飛機外流場和沖壓空氣內部流道和部件建立了幾何模型，并完成了幾何模型中細小碎面的修補，創建了同時具有飛機外部流場和沖壓空氣內部結構的計算域。其中整體飛機計算域如圖所示。 整體飛機計算域 沖壓空氣內部流道幾何結構如下圖所示。

本案例針對某潛艇型號，對潛艇速度為3.043m/s時進行了外流場的數值預測。2）網格整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格，網格數量48萬。