课程设计---翼身组合体气动力计算.docx

FLUENT课程设计说明书翼身组合体气动力计算院系 航空宇航工程学院专业 飞行器设计与工程专业 xxxxxxx 学号 xxxxxxxxxxxxx姓名 xxxxxx 指导教师 xxxxxx 2011/7/6目录第一章 软件介绍11.1 Gambit软件介绍11.2 Fluent软件介绍1第二章 前处理22.1 Gambit建立模型22.2 Gambit网格划分132.3 Gambit设置边界条件15第三章 求解163.1 Fluent求解器设置163.2 Fluent求解过程28第四章 后处理304.1 Fluent后处理304.2 Tecplot后处理35第五章 总结41第六章 附录42第一章 软件介绍1.1 Gambit软件介绍Gambit软件的主要功能是网格划分，当然也有实体建模的功能，并可导入大多数三维建模软件的模型文件，其次是设置边界条件，最后导出网格。1.2 Fluent软件介绍Fluent软件的主要功能是求解和后处理，读入来自Gambit的网格数据后，设置相应参数后，迭代计算求解，最后进行结果的显示和输出。第二章 前处理2.1 Gambit建立模型（1）导入机身母线数据 File/Import/Vertex Data（数据格式请查看数据文件）图2.1（2）选择 vertex Data图2.2图2.3机身母线点组图2.4机身线段组图2.5机身母线线段合并（3）通过Operation/Geometry/Edge/Convert Edges将机身母线转化成实线图2.6（4）将机身母线转化为实线图2.7（5）连接母线首尾两点成直线图2.8（6）生成用于旋转的母曲面图2.9图2.10（7）生成旋转机身图2.11（8）隐藏旋转成的机身，导入翼型上表面数据（翼型为NACA0016翼型）图2.12翼型上表面数据点组（9）连点成线，合并线段，转化成实线，生成上翼面实线。图2.13翼型上翼面实线图2.14翼型下翼面实线图2.15翼型翼面图2.16（10）分别为按比例20，40放大翼面图2.17（11）小翼面移动（12.5,0,25）大翼面移动（-45,0,0）图2.18（12）通过Skin Surface连接大翼型和小翼型上表面生成机翼上表面图2.19图2.20（13）同样的方法生成机翼下翼面图2.21（14）通过四个机翼表面生成机翼实体（15）以xoy面对称机翼实体图2.22图2.23图2.24机身机翼三部分实体（16）过合并操作生成翼身组合体图2.25图2.26（17）生成圆柱 高800 半径250 CenterX图2.27（18）圆柱减去翼身组合体图2.28图2.29（19）在对称面xoy上生成1000x1000的正方形图2.30（20）用生成的面去剪切求解域，并删除z轴负向的一半图2.31图2.32（21）生成圆柱 高200 半径75 CenterX图2.33（22）用生成的圆柱分割求解域（connected）图2.34图2.352.2 Gambit网格划分（1）对机身表面线段网格划分（interval size=1 等间距）图2.36（2）对中间半圆柱表面线段网格划分（interval size=5 等间距）图2.37（3）对外面半圆柱表面线段网格划分（interval size=10 等间距）图2.38（4）对中间半圆柱体网格划分（默认设置）图2.39图2.402.3 Gambit设置边界条件隐藏网格，设定边界条件（1）wall类型 翼身组合体表面1）wall_body 机身表面2）wall_wing_top 机翼上表面3) wall_wing_bottom 机翼下表面4) wing_side 机翼侧边缘（2）pressure_far_field（远场边界条件）大半圆柱表面（3）symmetry（对称面）大半圆柱和小半圆柱矩形面导出网格数据，并在fluent中检查第三章 求解3.1 Fluent求解器设置（1）打开Fluent，选择三维单精度类型（2）导入网格数据（3）检查网格（4）最小体积大于零（5）网格重命名（加快求解速度）（6）定义基本求解器相应设置如图（Pressure Based 压力基 适用于低速不可压流，Density Based 密度基 适用于高速可压流；求梯度的方法选择Green-Gauss Node Based，非常适合于非结构网格。Implicit 隐式 消耗内存，收敛快；Explicit 显式 节省内存，收敛慢，如果觉得自己的电脑内存不够用，可选用显示求解，隐式大约需要1G内存）（7）定义湍流模型相应设置如图（Inviscid模型适用于无粘层流，Laminar模型适用于有粘层流，后五项适用于湍流，Spalart-Allmaras适用于具有壁面限制的飞行器、翼型等绕流流场分析；选择Strain/Vorticity-Based Production）（8）设置流体属性相应设置如图（Density中选择理想气体ideal-gas；Viscosity中选择sutherland，弹出窗口，保持默认设置；注意，一定要Change/Create后在关闭窗口）（9）设置环境属性相应设置如图（压力0，无重力）（10）设置边界条件相应设置如图（大气压力101325，马赫数0.8，迎角10度，计算出相应方向上的单位速度分量；湍流指定方法Turbulence Specification Method选择Turbulent Viscosity Ratio，粘性比10不变）（温度300不变，热力学温度）（11）求解参数设置相应设置如图（12）初始化相应设置如图（从远场边界初始化，Init后Apply，在关闭）（13）设置残差监视器相应设置如图（14）设置阻力，升力，力矩系数监视器相应设置如图Apply之后在Coefficient中选择Lift，设置升力系数监视器如图Apply之后在Coefficient中选择Moment，设置力矩系数监视器如图（15）设置升力、阻力、力矩参考值相应设置如图（从远场初始化参考值，参考面积为机翼面积=（根弦长+梢弦长）x半个展长，参考长度=平均弦长=（根弦长+梢弦长）/2.0）3.2 Fluent求解过程（1）迭代计算点击Iterate后开始迭代，在迭代过程中会显示四个窗口，残差、阻力、升力、力矩，通过判断四个图，判断收敛情况，本例大约需迭代100步，用时40分钟。（2）生成的残差图（3）生成的阻力图（4）生成的升力图（5）生成的力矩图第四章 后处理4.1 Fluent后处理（1）翼身组合体半表面等压线图选中Filled，Display显示压力云图（2）设置显示整个翼身组合体选中对称面后，Apply，然后在Contour窗口点击Display即可（3）查看速度矢量图总结：可以得到阻力系数Cd=0.035、升力系数Cl=0.200、力矩系数Cm=-0.06。阻力D=2Cd12v2s升力L=2Cl12v2s力矩M=2Cm12v2sbA4.2 Tecplot后处理Tecplot后处理主要是通过平行于翼身组合体的平面截取组合体，获得所截平面上下两条曲线的数据分布（如压力分布）。（1）从Fluent中导出需要处理的数据（2）导入数据到Tecplot中（3）用平面截取导出的数据（4）删除导入的数据（剩下被平面切得的数据）（5）设置坐标轴第五章 总结经过几周的Fluent软件课程的学习，我初步掌握了计算流的整体思想和相关操作，同时也深刻认识到自己理论知识的缺乏，为我以后的学习或工作校正