基于FLUENT的旋翼(螺旋桨)旋转仿真

1、基于FLUENT的旋翼(螺旋桨)旋转仿真廖保全本文主要通过动网格技术对旋翼旋转过程的气流现象进行仿真。涉及到机构网格、非结构网格划分，网格组装，UDF应用，CFX-POST后处理等软件应用知识点。希望能够给大家学习提供帮助。由于时间紧迫，加上本人的水平有限，文中的不足之处请大家批评指正。利用fluent对旋翼旋转进行仿真，通过仿真结果观察旋翼以1000rad/s的速度转动时的气流现象。旋翼几何模型针对问题描述建立几何模型如图1所示，将整个计算域划分成固定域和旋转域。网格的划分采用网格模型组装方法，固定域通过结构网格方法划分网格，旋转域包含旋翼曲面采用非结构网格方法建立相应的part如图将上述几

2、何模型保存为single.tin一、 进行旋转域网格划分将parts里的名字为DOWN、UP、DOWN_WALL、WALL的part删除，留下的几何图形即为包含旋翼的旋转域如图所示将上述几何模型保存为single_in.tin现在对旋转域进行网格划分，先生成旋转域的壳网格。网格参数的设置如图所示生成的旋翼表面网格如图所示对网格质量进行检查，网格质量较好，quality质量指数在0.5以上。对壳网格进行保存，为single_in_shell.uns。单纯的壳网格并不能进行流动计算，接下来对旋转域进行体网格划分。 图中为切面处的体网格，按照下列参数对网格质量进行检查。从上图中可以看出，网格质量在0

3、.15以上，没有负网格产生。保存网格为single_in.uns。二、 进行固定域网格划分打开开始保存的几何文件single.tin，将parts里的名字为PROPELLER的part删除，留下的几何图形即为不包含旋翼的固定域如图所示将模型另存为single_out.tin。固定域结构简单，现在对其进行结构网格划分。固定域Block划分及节点设置，如图所示。进行网格预览，并检查网格质量。所有网格Determinant2X2X2值大于0.5，大部分大于0.6。保存Block为single_out.blk。 生成网格，将网格保存为single_out.uns。关闭软件。三、 对生成网格进行组装在文

4、件夹中双击single_out.uns打开固定域网格，再点击打开网格，找到single_in.uns文件，单击打开。弹出如图所示对话框，单击Merge。即完成了两部分网格的加载与组装，可以通过切面查看组装情况。可以看见旋转域的非结构网格与周围的结构网格组装在了一起。将网格保存为single_merge.uns。选择Fluent_V6输出网格。完成网格输出后，可以在Output file栏所示路径下找到single_propeller.msh。四、 数值计算本文采用动网格方法模拟旋翼的转动，通过UDF指定旋翼的转动。UDF内容如下：#include "udf.h"DEFINE

5、_CG_MOTION(propeller1, dt, vel, omega, time, dtime)Domain *domain;domain = Get_Domain(1);omega2=1000.0; /*以1000rad/s绕Z轴旋转*/打开FLUENT，选择双精度三维求解器。如下图所示打开UDF编译对话框，点击，找到刚刚保存的UDF文件propeller.c。点击编译文件，单击加载UDF宏。利用菜单加载上面保存的网格文件single_propeller.msh。单击定义网格尺寸。 单击检查网格质量，在TUI窗口输出的检查结果如图所示。在General面板中选择Transient求解。

6、如图进行Models设置。进行Materials设置，采用默认的air材料属性。网格包含两个计算域，设置计算域材料均为air。边界条件设置，将down、up、wall的边界条件设置为outflow，将down_interface、down_interface:003、up_interface、up_interface:002、wall_interface、wall_interface:004边界条件设置为interface，propeller的边界条件设置为wall，如图所示。在Mesh Interfaces面板中点击进行运动边界设置，按照对应关系设置运动边界downdown_interfac

7、edown_interface:003upup_interfaceup_interface:002wallwall_interfacewall_interface:004设置完成后如图。在Dynamic Mesh面板中勾选激活动网格模型。网格更新参数设置如下图所示。点击面板中的按钮设定运动区域，在设置Motion UDF/Profile下拉框中选择刚刚编译的UDF，设置旋翼中心，设置Cell Height为0.0005m，如下图所示。 设置完毕后关闭对话框，点击可以进行运动区域预览。通过预览可以看到旋翼按照设定的过程旋转。保存当前文件为single_propeller.cas。 点击打开网格运动预览对话框，如下图设置完毕，单击按钮进行网格预览。Solution Methods设置采用默认值，Solution Controls设置采用默认值。定义残差和升力监视窗口，Solution Initialization面板点击进行初始化。按照下图设置，点击开始计算。当大概计算到1500步，升力曲线基本收敛。五、 后处理后处理就不详细说了吧，贴几张C