手把手叫你学会Gridgen的完全自学教程——来自西工大本科毕业论文

1、本科毕业设计论文题 目 CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的应用专业名称 飞行器设计与工程学生姓名 张 培 红 指导教师 宋 文 萍 毕业时间 2004年7月 设计论文 毕业 任务书一、题目： CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的应用二、指导思想和目的要求 运用流体力学的基础知识，培养解决实际问题的能力；掌握CFD软件的使用方法。三、主要技术指标 1、 CFD软件的使用说明书（详细步骤）；2、 运用CFD软件实现二维非定常流动数值计算；3、 分析计算结果，撰写毕业设计论文四、进度和要求阅读相关的中、英文资料，掌握计算流体力学基本方法 2周掌握CFD软件使用方法步骤，完成二维非定

2、常计算 9周撰写毕业设计论文，准备答辩 3周五、主要参考书及参考资料1、J.D,Anderson,设计流体力学入门2、谭浩强，C语言程序设计3、李勇，刘志友，安亦然，介绍计算流体力学通用软件Fluent4、L.D,Kral，J.F.Donovan，Numerical simulation of Synthetic Jet Actuators，AIAA 971824学生 张 培 红 指导教师 宋 文 萍 系主任 杨 永目 录目 录1摘 要2ABSTRACT3第1章 前 言41.1 计算流体力学概述41.2 CFD软件发展概况51.3 本文包括的主要内容6第2章 相关软件介绍72.1 Gridge

3、n软件简介72.2 FLUENT软件简介12第3章 二维翼型粘性流动计算网格生成163.1 二维结构化网格的生成步骤163.2 网格生成中应注意的问题23第4章 FLUENT定常粘性流动计算274.1 流动控制方程274.2 边界条件294.3 问题描述294.4 计算步骤及过程304.5 计算结果及分析38第5章 FLUENT非定常粘性流动计算415.1 自定义函数（UDF）415.2 问题描述425.3 计算步骤及过程425.4 计算结果及分析54总 结60致 谢61参考文献62摘 要本文运用商用软件FLUENT对二维翼型的定常和非定常外部粘性流动进行了数值模拟，并对FLUENT在二维定常

4、和非定常外流计算中的使用方法和操作步骤进行了详细的分析和讨论。应用网格生成软件GRIDGEN生成二维翼型的结构化粘性计算网格，并采用FLUENT中提供的S-A湍流模型、二阶迎风格式和耦合-隐式求解器进行流动计算。采用编写用户自定义函数的方法来引入非定常边界条件，实现了振荡来流条件下的翼型非定常粘性流动计算。通过计算结果和实验结果进行的比较和定性分析，从而验证了运用FLUENT进行复杂粘性流动计算的可行性和正确性。本文完成的主要工作如下：1 采用GRIDGEN生成了绕翼型适用于粘性流动计算C型结构化网格，并对生成方法、操作步骤和生成网格过程中应注意的关键性问题进行了讨论。2 采用FLUENT实现

5、了翼型的定常粘性流动计算，以RAE2822翼型为例详细讨论了相关参数的设置方法和计算过程，并通过RAE2822翼型的计算结果与实验值的比较，验证了计算的正确性。3 采用FLUENT模拟了振荡来流下的NACA0012翼型非定常粘性流动，详细介绍了自定义函数（UDF）的概念及编写方法，给出了合理的计算结果。 关键词： 数值模拟，网格生成，非定常，粘性流动，fluent软件ABSTRACTThe steady and unsteady viscous flow around 2-D airfoils was numerically simulated using FLUENT software. T

6、he method and process of 2-D steady and unsteady outer-flow simulation with FLUENT was analyzed and discussed in detail. Grid around 2-D airfoil used for viscous simulation was generated using the Gridgen software, and the S-A turbulence model, second order upwind scheme and a “couple-implicit solve

7、r” of FLUENT were used while simulating. The unsteady conditions was established by the method of writing a User Defined Function, and the unsteady flow around airfoil in oscillating free stream was simulated and analyzed. The comparison of computed results and experimental data was made and reasona

8、bly good agreement was achieved, which demonstrated the capability of FLUENT while applied to complex unsteady flow. The main work finished in this paper is as follows.1. The C-type structured grid around airfoil suited for viscous simulation was generated with GRIDGEN. The method, process and the k

9、ey techniques that must be paid more attentions were discussed too.2. The viscous calculation of airfoil was realized. And the results for RAE2822 airfoil were testified validity by comparing with experimental data. 3. The NACA0012 airfoil in viscous oscillating free stream was simulated using FLUEN

10、T. The conception and methods of writing a UDF were introduced. And a reasonable result was attained.KEY WORDS: numerical simulation，grid generation, fluent, unsteady, viscous flow第1章 前 言1.1 计算流体力学概述CFD是英文Computational Fluid Dynamics的简称，中文称为计算流体动力学或计算流体力学。它是流体力学与计算数学及计算机技术等相结合的一门学科1，通常包含建立数学物理模型、数值算

11、法求解、结果可视化等几个主要环节。CFD大约始于1950年（或更早些），刚开始是由航空航天工业以及汽车工业领军，再带动所有于流体力学有关的其他行业而蓬勃发展，应用范围也不断扩大，航空航天、汽车、船舶、土木、机械、化工、医疗、电子、材料、大气于海洋等均涵盖在内，例如飞机与汽车的外形设计，各类引擎燃烧室及冷冻空调系统设计，空气及水污染物扩散预测，建筑结构物如超高大楼及桥梁等受风及水流的影响，心脏与血管内的血流流动，高速火车进出隧道的噪音问题等，都可利用计算流体力学来研究与解决1由于流体运动本身具有时变性与非线性等特征，因此其物理现象非常复杂。早期的流体力学研究主要是借助于理论分析于实验，然而传统的

12、理论分析方法由于有许多假设与简化，所以其能解决的问题通常有限。近年来，随着计算机计算速度与存储容量不断地增加，计算流体力学所能解决问题的尺度与复杂度也逐渐加大。CFD的数值模拟，能使我们更加深刻地理解问题产生的机理，为实验提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用。当今，计算流体力学已成为学术界研究流体力学的主要利器之一，与理论流体力学和实验流体力学构成现代研究流体力学之三大主流。此分析工具除了便于探讨参数变化的影响外，因其建立的分析资料库，更可以减少实验所需的工时而缩短设计时程。现今欧美各国政府机关，如国家实验室及一些特殊任务导向机关，每年均投

13、入十分庞大之人力与物力在计算流体力学的研究，许多著名大学及大企业（如飞机、汽车等重工业）本身也都拥有“计算流体力学研究中心”。同时，欧美的民间工程顾问公司对于计算流体力学之研发也有许多贡献。国内计算流体力学的发展远较国外先进国家为晚，由于计算流体力学的应用范围很广，因此国内计算流体力学之研究群也都分散于学术界及研发单位中如土木、机械、航空航天、化工、造船、大气、海洋等各领域，与国外相比还有很大的差距。1.2 CFD软件发展概况随着计算机硬件和软件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟，出现了基于现有流动理论的商用CFD软件，如CFX、UNIC、CFD2000、FIDAP、FLUENT等，都被工业界

14、广泛地使用。利用这些软件可以进行流场分析计算以及流场预测；并且可以用来分析显示发生在流场中的现象，在比较短的时间内，能预测性能，并通过改变各种参数，达到最佳设计效果。商用CFD软件使许多即使不擅长CFD的其它专业研究人员也能够轻松地进行流动数值计算，从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来，以更多的精力投入到考虑所计算的流动问题的物理本质、问题的提法、边界（初值）条件和计算结果的合理解释等重要方面，这样最佳地发挥了商用CFD软件开发人员和其它专业研究人员各自的智力优势，为解决实际工程问题开辟了道路。在众多的商用CFD软件中，FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市

15、场占有率为60%2。凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等。 虽然当今涉及国家安全和经济利益的科技成果还无法共享，但这些商用软件是软件编制人员的劳动成果，也是人类文化的一种体现，是人类共同的财富，我们应该在承认版权的基础上来利用它们进行基础科学研究。这样就可以省却科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物

16、理问题本身的探索上。我国在流体力学研究方面起步较晚，基础差、底子薄，但由于我国历来重视基础科学和理论的研究，并且如今实行开放政策，基础理论的研究可以与国外自由交流，别国的科研成果可以为我们所用，所以虽然和国外还有很大差距，但近年来在基础理论研究方面发展非常迅速。但是由于种种原因，我国在运用商用软件做基础研究方面起步晚，发展缓慢。国内本来从事流体研究的人力资源就很有限，还要花费大量的人力和资源去做重复、低效、繁琐的编程工作。当然我们这里并不是说反对编程，相反编程是每一个CFD从业人员的必修课，是一个CFD从业人员素质的体现。只有通过编程才能真正理解运用CFD解决实际问题的原理和过程，也只有这样才

17、能更好地运用商用软件来进行基础研究和解决实际问题。但是对于有些问题已经有很好、很成熟的技术去解决了，我们没有必要再花费大量的人力和物力去重复前人已经做过的工作，我们应该在前人的基础上把工作向前推进。在这方面，我国在固体力学研究方面做的相当好。在好几年前，已经有好多人在借助ANSYS等商用软件进行固体力学的研究，并取得了一系列不错的成果。1.3 本文包括的主要内容本文运用商用软件FLUENT对二维翼型的定常和非定常外部粘性流动进行了数值模拟，并对FLUENT在二维定常和非定常外流计算中的使用方法和操作步骤进行了详细的分析和讨论。本文首先对CFD软件Gridgen和FLUENT作了简单介绍，接着详

18、细介绍了用Gridgen生成绕翼型适用于粘性流动计算的C型结构化网格的方法以及操作步骤，并针对生成网格过程中应注意的关键性问题进行了详细讨论。在第4章中用FLUENT实现了翼型的定常粘性流动计算，以RAE2822翼型为例详细讨论了相关参数的设置方法和计算过程，并通过RAE2822翼型的计算结果与实验值的比较，验证了计算的正确性。在第5章中用FLUENT实现了翼型的定常粘性流动计算，采用FLUENT模拟了振荡来流下的NACA0012翼型非定常粘性流动，详细介绍了自定义函数（UDF）的概念及编写方法，并给出了合理的计算结果。第2章 相关软件介绍本文所用到的软件主要为Gridgen和FLUENT。G

19、ridgen具有强大的网格生成功能，可以进行任何复杂外形的结构化网格或非结构化网格生成。FLUENT是当前进行CFD运算比较成熟的商业软件，功能十分强大，可以用来计算各种流动（多相流、粒子流等），在流场计算中得到广泛应用。下面我们对这两种软件简单做一下介绍。2.1 Gridgen软件简介Gridgen是Pointwise公司从1984年开发并发展而来的用来生成网格的软件。Gridgen的第12版和第13版是在美国空军研究工作实验室的赞助下开发出来的。在1994年之前Gridgen是Pointwise公司的前身和美国不同政府机构共同研究开发的。Gridgen的第9版是1992年10月到1994年

20、4月由NASA Ames Research Center发起，由NASA Lewis Research Center，the U.S. Naval Surface Warfare Center Carderock Division，和 the U.S. Army Research Laboratory共同赞助开发的。Gridgen第8版是1991年7月到1992年12月期间由NASA Langley Research Center和Naval Surface Warfare Center Carderock Division共同开发出的。Gridgen第7版是一个发展的版本被合并到第8版。Gr

21、idgen第6版是1987年10月到1990年9月由Aeromechanics Group, Wright Research and Development Center, Wright-Patterson AFB共同发起开发的。Gridgen是一个生成三维网格的软件系统。可以用来对任何形状的物体生成网格，而不会受到特殊的几何限制。在Gridgen中生成的网格可以用于各种类型的分析软件，包括CFD和FEA。接下来我们详细介绍Gridgen中各命令的使用方法。对于一个新手如果对学习怎样运行Gridgen非常感兴趣，那么应该从阅读指南手册中的指南着手。我们可以参考用户指南的最初几个章节得到我们将要

22、使用的具体命令的详细信息。2.1.1 网格类型Gridgen可以用来生成多块网格。多块网格是通过把整个网格区域划分成多个叫做块的子网格产生的。Gridgen可以用来生成二维和三维块。二维块完全由面元组成，而三维块完全由体元组成。在同一网格中的块必须是二维的或三维的，在同一网格中的不能连接不同维数的块。在每个块中的网格可以是结构、非结构或混合网格。结构网格完全由按一定顺序排列的六面体单元组成，非结构网格由四面体、棱锥、棱柱组成，且没有固定的排列顺序。如果所有的块由结构网格组成，则此网格称为结构网格。如果所有的块由非结构网格组成，则此网格称为非结构网格。如果整个网格既包含结构网格又包含非结构网格，

23、此网格称为非结构网格，是一种特殊类型的非结构网格。2.1.2 数据层次在构造网格的过程中，将遇到四种类型的数据层次（Data hierarchy）。Gridgen通过四种类型组织实体。数据库（database）：用来定义所要生成网格的物体形状的几何数据连接段（connectors）：曲线网格域（domains）： 面网格块（blocks ） ：体网格数据库（database）是数据层次的基础：所要生成网格物体的几何模型。通常通过CAD系统获得数据库（database），并引入Gridgen。Gridgen也提供生成实体数据库的工具。数据库（database）可以由点、曲线和其它参数构成。但我们

24、要清楚Gridgen并不需要数据库（database），我们所生成网格的实体的几何形状可以限定网格形状。此外，Gridgen不需要数据库（database）描绘封闭的固体模型。剩下的三个数据结构是网格实体（grid entities）：连接段（connectors）、域（domains）和块（blocks）。网格实体按照计算的维数进行排列。然而，要注意在Gridgen中的网格实体都有一个三维形式，也就是说，笛卡尔坐标系中的x、y、z构成不同。连接段（connectors）：用来布网格点的曲线，是数据层次（Data hierarchy）最底层的网格实体。一个连接段（connectors）由一个或

25、多个段（segments）组成，在CAD系统中称为复合曲线。段（segments）是基本的曲线类型，可以是聚合直线、聚合曲线、锥线和圆，或者从数据库（database）中得到的曲线。中间的网格实体是面网格域（domains），最初的域（domains）是创建域时在缺省方法下自动生成的，可以应用不同的网格方法改进网格质量。处在数据层次（Data hierarchy）顶端的体网格称为块（blocks ），和域（domains）一样，最初的块（blocks ）是自动生成的，可以应用不同的网格方法改进网格质量。数据层次（Data hierarchy）提供当修改任何一个实体时自动传递到其它数据层次的结构

26、。例如，修改一个连接段（connectors）的形状，使用它的所有域和块都将改变。术语“预编辑（forward editing）”是指网格改变向上一级数据层次传播，而“后编辑（backward editing）”是指网格改变向下一级数据层次传播。Gridgen的数据层次（data hierarchy）和预编辑（forward editing）以及后编辑（backward editing）允许我们改变网格中的一个实体而使Gridgen网格系统中的此实体保持一致。2.1.3 命令层次和菜单结构在运行Gridgen时所执行的命令被安排在一个嵌套菜单中，Gridgen的菜单描述如下：输入/输出（Inp

27、ut/Output）：读写数据文件命令数据库（Database）：处理几何模型命令连接段（Connectors）：处理曲线网格命令域（Domains）：处理面网格命令块（Blocks）：处理体网格命令分析软件包（Analysis S/W）：为网格准备分析软件包命令指南（Tutorials）：导入Gridgen内的网格缺省值（Defaults）：设定Gridgen不同的开关命令重启Gridgen（Restart Gridgen）：快速删除当前工程的一部分或全部，你可以选择删除网格（grid）或数据库（database），也可以重设容差，重新选择分析软件和使缺省菜单回到最初的缺省设定。停止Grid

28、gen（Quit Gridgen）：退出Gridgen显示命令（Display Commands）：改变Gridgen的网格和数据库的外观以及显示的命令帮助（Help）：调用Gridgen的在线帮助Gridgen主菜单如下：在Gridgen中每个实体类型的菜单包含相似的命令，四种数据层次的实体菜单结构是平行的，这一特点使得Gridgen很容易掌握和使用。创建（Create）：生成一个新的实体 复制（Copy）：复制一个存在的实体 删除（Delete）：删除一个实体 修改（Modify）：改变一个存在的实体 检查（Examine）：获得一个实体的详细信息另外，修改（Modify）菜单命令列出了下

29、面几种对每个实体类型类似的操作： 平移（Translate） 比例（Scale） 展开（Stretch）映射（Mirror） 旋转（Rotate）分割（Split） 连接（Join）当然，处理网格点的命令仍然是平行的：Dimension用来设定连接段的网格点数，Distribute用来沿段聚集或分布网格点，Solvers用来对网格域或块操作。命令平行的目的非常明显，一旦你知道怎样复制和平移连接段（Connectors），你也就会知道怎样复制和平移数据库实体（database entities）、域（Domains）和块（Blocks）。2.1.4 准备网格在用Gridgen开始生成网格之前，你

30、应该首先考虑和分析有关的一些问题。例如，如果你的网格是用来CFD分析，在生成网格之前考虑所有的条款，可以节省大量的时间，并能防止重大的错误和重复反工。2.1.5 Gridgen运行步骤提要当已经设计好网格并且对Gridgen的术语及命令结构熟悉以后，就可以生成网格。Gridgen有计划地引导你按照特定的顺序生成网格，从曲线网格（一维网格单元）到面网格（二维网格单元）再到体网格（三维网格单元）。这个步骤使Gridgen自动操作许多网格拓扑和维度，并且能保存自己的记录。下面列出了生成网格的基本步骤，其中一些步骤是可选择的。无论你所作的网格是二维（2D）还是三维（3D），都要首先选择要使用的分析软件

31、；创建或导入几何模型（database）；（可选择）生成定义面网格边界的曲线（Connectors）；沿连接段（Connectors）分布网格点；选择连接段的封闭回路以定义面网格（domains）；应用网格方法改善面网格点的分布；（可选择）选择封闭域框架以定义体网格（Blocks）；应用网格方法改善体网格点的分布；（可选择）设定分析软件边界条件；（可选择）输出分析软件的数据文件；保存Gridgen文件；对不同的网格具体的步骤可能不同，但必须大致符合以上的基本步骤。最好在已经生成了足够的段（Connectors）时就生成面网格（即：域domains），这样可以立马看到段上的网格点分布是否生成了好

32、的面网格。这样做可以在生成网格的最早阶段就修改更正潜在的问题以最终生成好的网格。2.2 FLUENT软件简介Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它是Fluent公司的旗舰产品。由于其采用完全的非结构化网格和控制体积法的解算器，并具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，使其可以用于模拟具有各种复杂外形的流体流动：低速不可压流动、跨音速流动乃至可压缩性强的超音速和高超声速流动以及热传导；在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。Fluent是用C语言写的，具有很大的灵活性。可以进行动态内存分配，高效数据结构，灵活的解控制等操作。除此之外，

33、为了高效的执行，交互的控制，以及灵活的适应各种机器与操作系统，Fluent使用client/server结构，因此它允许同时在用户桌面工作站和强大的服务器上分离地运行程序。Fluent还提供了完全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六面体/金字塔形网格，也可以用混合型非结构网格来解决具有复杂外形的流动。它还允许根据解的具体情况对网格进行修改（细化/粗化）。另外，Fluent具有丰富的菜单界面和命令。其用户界面是通过Scheme语言及LISP dialect写成的，允许用户通过交互界面进行解的计算与显示。高级用户还可以通过Fluent中得UDF命令写菜单宏

34、及菜单函数自定义及优化界面。2.2.1 Fluent软件的优点Fluent可以采用非结构网格，这样就简化了几何外形的模拟以及网格产生过程，缩短了产生网格所需要的时间。和传统的多块结构网格相比，它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场，并且具有使网格适应流场的特点。Fluent也能够使用适体网格，块结构网格。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时，可以确定最适合特定问题的网格拓扑结构。在流场的大梯度区域，我们可以适应各种类型的网格。Fluent的软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”，推出了多种优化的物理模型 ，如：定常和非定常流动 ；层流 (包括各种非牛顿流模型 )；湍流 (包括最先进的湍

35、流模型 )；不可压缩和可压缩流动；传热；化学反应等等。对每一种物理问题的流动特点，都有适合它的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。从而高效率地解决各个领域的复杂流动的计算问题。另外，Fluent将不同领域的计算软件组合起来，成为 CFD计算机软件群，软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具，这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。2.2.2 Fluent基本功能介绍可以计算二维平面流动，二维轴对称流动，和三维流动 ：定常或非定常流动亚声速、

36、跨声速、超声速和高超声速流动 层流、转捩和湍流 牛顿流或非牛顿流 传热，包括自然对流、强迫对流和混合对流，固体/流体耦合传热，辐射以及运动固体的热传导 化学组分的混合和化学反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型 自由表面和多相流离散相（粒子/液滴/气泡）的拉格朗日轨迹计算，包括与连续相的耦合 熔融/凝固的相变模型 多孔介质模型，具有各向异性的渗透性、惯性阻尼、固体热传导和多孔表面的压力跳跃条件风扇、泵、辐射器和热交换器等的集总参数模型 惯性或非惯性坐标系 多种参考系和滑动网格 应用于转子、静子干扰、扭矩变换器及透平机的混合面模型 热量、质量、动量和化学组分的体积源项 介质特性数据库 2.2.3

37、 使用Fluent计算前要考虑的问题当使用Fluent解决某一问题时，首先要考虑如下几点问题： 定义模型目标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度； 选择计算模型：如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件？二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题？ 物理模型的选取：无粘，层流还是湍流？定常还是非定常？可压缩流还是不可压缩流？是否需要应用其它的物理模型？ 确定解的程序：问题可否简化？是否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种求解格式可以加速收敛？使用多重网格计算机的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间？

38、在使用Fluent计算之前详细考虑这些问题，对于流场的模拟计算来说是十分有意义的。2.2.4 使用Fluent计算的基本步骤（以二维为例）当确定所解决问题的特征之后，就可以进行Fluent计算。计算时需要的基本步骤为： 、 创建网格. 、 运行合适的解算器：2D、 导入case文件、 检查网格、 标度网格、 选择模型求解器：耦合还是非耦合、定常还是非定常、 选择需要解的基本方程：层流还是湍流或者无粘、化学组分还是化学反应、热传导模型等，以及是否满足能量方程、 指定材料物理性质、 确定执行压强、 指定边界条件 、 调节解的控制参数、 初始化流场、 计算解、 检查结果、 保存结果 、 必要的话，细

39、化网格，改变数值和物理模型2.2.5 Fluent计算时基本步骤对应的操作菜单 解的步骤菜单读入网格文件菜单（File/Read/Case）检查网格网格菜单（Grid/Check）标度网格网格菜单（Grid/Scale）选择解算器格式定义菜单（Define/Models/Solver）选择基本方程定义菜单（Define/Models/Viscous）材料属性定义菜单（Define/Materials）边界条件定义菜单（Define/Boundary Conditions）调整解的控制解菜单（Solve /Controls）初始化流场解菜单（Solve/Initialize/Initialize

40、）计算解解菜单（Solve/Iterate）结果的检查显示菜单（Display）、绘图菜单（Plot）、报告菜单（Report）保存结果文件菜单（File/Write/Case&Date）第3章 二维翼型粘性流动计算网格生成由于网格生成是CFD 作为空气动力学工程应用的有效工具所面临的关键技术之一，是计算流体力学(CFD)发展的一个重要分支，在CFD 流场数值模拟计算任务中， 网格生成所需的人力时间占计算任务全部人力时间的60%左右，同时，网格的质量对流动控制方程求解过程的收敛性和计算精度起决定性的作用。所以，本文在探讨运用FLUENT进行计算之前，首先详细介绍用网格生成软件Gridgen生成

41、二维C型结构化网格的方法以及详细步骤。3.1 二维结构化网格的生成步骤命令说明，在网格生成过程中，各命令表示方法如下：Input/Output Database Import Rational Circle Begin Database Open Next Page Done Input/Output表示先点击Next Page按钮，再点击Done按钮，接着点击Input/Output按钮，在以后各章节中，操作命令表示方法相同。1. 准备翼型数据（建立数据模型）在翼型数据输入中，我们输入的是一个个离散点的坐标值。具体方法是打开软件UltraEdit-32，输入翼型点的坐标，格式如下：N(翼型离

42、散点的个数) 对于二维的第三列全为0。然后保存为“.dat”格式的文件，后面Gridgen生成网格是就可以直接读入。这一步至关重要，因为它是建立模型的关键，是网格生成的基础，只有翼型数据读入了，才能顺利进行后续处理，否则进行 CFD计算更无从谈起。2. 运行GridgenV15在Windows系统下，双击GridgenV15图标，GridgenV15就会开始运行，并在显示窗口显示GridgenV15的标识语。一旦你开始选择菜单按钮，标识语就会自动消失。3. 选择分析软件单击Analysis S/WSelect Analysis S/W2DNext PageNext PageFLUENTNext

43、 PageNext PageNext PageNext PageDone4. 数据的读入以超临界翼型 RAE2822为例，进行说明，翼型数据文件名为：RAE2822.dat 。在当前菜单窗口点击按钮Next Page Done Input/Output Database Import Go to Dir通过选择左上方小窗口中的盘符目录找到第一步中保存的“.dat”格式的翼型数据文件RAE2822.dat，并左键单击选定，点击Open 。翼型数据即被读入，下一步即可进行生成网格的操作。5. 生成网格的操作步骤 把读入的翼型数据点转化为数据线Next Page DBCreate Fit 然后，右键

44、单击主窗口中的翼型，选中后翼型会变为白色，接着点击SaveNext PageDelete，鼠标就会变成一个剪刀状。在左上方的小窗口中选中1 pcurv RAE2822*curve-1，变为白色，然后点击Done，再单击Done。 根据数据曲线创建实体段，并为了生成高质量的网格，把翼型分成上下两个翼面Next PageConsCreateOn DB Entities。然后在左上方的小窗口中选中2 bcurv GG-bcurve-1，单击DoneModify，在小窗口中选中1(0)1seg，点击DoneSplitSplit at CursorAbort-Dont SplitDone-Replace

45、 ConnectorsNext pageDBDelete，在小窗口中选中2 bcurv GG-bcurve-1，然后点击DoneDelete Anyway? Done。 生成连接段（Connectors）在当前菜单下点击ConnectorsCreate2 Point Connectors，主窗口中就会出现一个白色的小十字，用鼠标按住右键不放，拖到机翼后缘的尖点附近，点击按钮by Picking via Keybrd，用键盘输入15，0，0并敲回车键；点击by Pickingvia Keybrd，用键盘输入15，15，0并敲回车键；然后接着by Pickingvia Keybrd，用键盘输入0，

46、15，0并敲回车键；接着Next PageDoneDone Creating ConnsCopy，在左上方小窗口中选定4(0)1sg，被选中的段就会变为白色，然后点击Done。用右键单击被选中线段上端的点，就会出现一个白色的小十字，按住鼠标右键不放，把小十字连同复制的线段拖到选中线段的下端点附近，点击by PickingNext pageDone-TranslateDone-Save Connectors。然后再点击Copy，在左上方小窗口中选定5(0)1sg，接着点击Done，用右键单击被选中线段右端的点，就会出现一个白色的小十字，按住鼠标右键不放，把小十字连同复制的线段拖到竖直线段最下面的

47、端点附近，点击by PickingNext pageDone-TranslateDone-Save ConnectorsCreateAdd SegmentRational Circleby Picking，就会出现一个带圆圈的小白十字，用鼠标按住右键不放，拖到最上面一条横线段的右端点附近，然后by Pickingxyz via Keybrd，用键盘输入-15，0，0并敲回车键，然后点击Next pageDone-Save SegmentDone-Save ConnectorsDone Creating Conns。至此，生成网格需要的所有边界连接段均已生成。 为了生成正交性比较好的高质量网格，

48、对上面生成的段进行以下操作Modify，在小窗口中选定5(0)1seg，然后DoneJoin，左边的半圆就会变色，用右键单击选定，就会变成白色，接着右键单击半圆接下来的横线，然后点击AbortSplit，在半圆上就会出现一个白色的圆圈，用鼠标右键拖住白色小圆圈往上方偏离原来的位置，然后点击Move via KeyboardX，用键盘输入1.8，并敲回车，点击Split at CursorMove via KeyboardX，用键盘输入1.4，并敲回车，点击Split at CursorAbort-Dont SplitDone-Replace Connectors Modify，在小窗口中选定7

49、(0)1sg，然后DoneSplitSplit at CursorAbort-Dont SplitDone-Replace Connectors。 下面我们开始对生成的段进行布点要想看到点的分布情况，可点击Next pageDisp，然后单击Con GPs前的小红方框，小方框内就会打上对号，接着点击Next pageNext pageDone，回到原来的菜单，接着可对各连接段进行布点操作。在当前菜单下点击Modify，在小窗口中选定1(0)1sg，即翼型的下翼面，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入129并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistr

50、ibuteNext pageBegin，用键盘输入0.003，并敲回车，然后点击Next page Ending ，用键盘输入0.0018，并敲回车，Next pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors Modify，在小窗口中选定2(0)1sg，即翼型的上翼面，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入129并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageEnding，用键盘输入0.003，并敲回车，然后点击Next page Begin，用键盘输入0.0018，并敲回车，Nex

51、t pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors Modify，在小窗口中选定3(0)1sg，即翼型后缘的分割线，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入33并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageBegin，用键盘输入-1，并敲回车，翼型就会变色，用右键单击上翼面或者下翼面，然后点击Next page Ending，用键盘输入1.5，并敲回车，然后再点击Next pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors Modify，在

52、小窗口中选定4(0)1sg，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入65并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageBegin，用键盘输入0.00001，并敲回车，然后点击Next pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors Modify，在小窗口中选定5(0)1sg，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入65并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageEnding，用键盘输入0.00001，并敲回车，然

53、后点击Next pageDone ReDistributingDone-Replace ConnectorsModify，在小窗口中选定8(0)2sg，DoneReDimension，然后用右键单击翼型上翼面，Done-RedimensionDone-Dont Copy DistRedistributeNext pageBegin，用键盘输入0.004，并敲回车，然后点击Next page Ending，用键盘输入1.5，并敲回车，Next pageDone ReDistributingDone-Replace ConnectorsModify，在小窗口中选定9(0)1sg，然后用右键单击翼型

54、下翼面，Done-RedimensionDone-Dont Copy DistRedistributeNext pageEnding，用键盘输入0.004，并敲回车，然后点击Next page Begin，用键盘输入1.5，并敲回车，Next pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors Modify，在小窗口中选定6(0)1sg，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入33并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageEnding，用键盘输入-1，并敲回车，左边半圆的上半部分就

55、会变色，用右键单击半圆变色的部分，然后点击Next page Begin，用键盘输入1.5，并敲回车，Next pageDone ReDistributingDone-Replace ConnectorsModify，在小窗口中选定7(0)1sg，然后点击DoneReDimensionKeybrd，用键盘输入33并敲回车，然后点击Done-RedimensionRedistributeNext pageBegin，用键盘输入-1，并敲回车，左边半圆的下半部分就会变色，用右键单击半圆变色的部分，然后点击Next page Ending，用键盘输入1.5，并敲回车，Next pageDone ReDistributingDone-Replace Connectors。 至此，生成网格的准备工作已经完毕，下一步开始生成网格在当前菜单下点击Next pageDomsCreateCell Type structuredAssemble Edges，确保Auto Complete前的小方框内打勾，然后用右键单击翼型后缘的分割线，再右键单击翼型下表面，接着单击翼型上表面，最后再单击翼型后缘的分割线，点击Next Edge，右键单击最右边竖直边界的上半段（注意：边界选定的顺序一定为逆时针，不能错，否则生不成网格，或者生成的网格在后面的Fluent计算中出错，无法用于计算），点击Nex