多段翼型流場(chǎng)分析報(bào)告(前緣縫翼+對(duì)稱翼型+后緣縫翼)

1、實(shí)用文檔 多段翼型流場(chǎng)分析 CFD課程設(shè)計(jì) 院系： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)老師: 標(biāo)準(zhǔn) CFD課程設(shè)計(jì)說明書 目錄 第一章緒論 3 1.1 ANSYS軟件介紹 3 1.2主要內(nèi)容 3 第二章模型建立 4 2.1 ICEM建立模型及導(dǎo)出 4 2.2劃分網(wǎng)格 5 第三章Flue nt計(jì)算 7 3.1設(shè)置參數(shù)計(jì)算 7 第四章FLUENT計(jì)算結(jié)果及處理 10 18 摘要 此次課程設(shè)計(jì)是利用 ANSYS軟件中的ICEM和Flue nt求解器計(jì)算不同迎 角下，多段翼型的升力系數(shù)，阻力系數(shù)，力矩系數(shù)以及各個(gè)狀態(tài)下的流場(chǎng)分布情 況，根據(jù)題目要求翼型選擇NACA0012為對(duì)稱翼型，并帶有前緣襟翼以

2、及簡(jiǎn)單 襟翼，計(jì)算結(jié)束后，利用tecplot軟件繪制Cy-a, Cy-Cx，Mz-Cy曲線，得出 Cy0，最大升阻比等氣動(dòng)力特征參數(shù)。 關(guān)鍵詞 ICEMFlue nttecplot 第一章緒論 1.1 ANSYS 軟件介紹 ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用 有限元分析軟件，是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、 流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的 美國(guó)ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù) CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer ， NASTRAN， Alogor， I DEAS，AutoC

3、AD 等， 是現(xiàn)代 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。 在此次的課題中，主要用到其中的ICEM及Flue nt部分。 1.2主要內(nèi)容 本次課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是通過 CATIA建立多端翼型幾何模型，通過 flue nt解算器進(jìn)行有限元分析，從而得到該組合體的一些相關(guān)的氣動(dòng)數(shù)據(jù)。 此次課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于模型的建立，通過 CATIA建立基礎(chǔ)的模型，然后 導(dǎo)入到ANSYS.ICEM中進(jìn)行模型的處理以及網(wǎng)格包括殼網(wǎng)格、體網(wǎng)格及附面層 網(wǎng)格的劃分。完成之后導(dǎo)入到flue nt解算器設(shè)置屬性，相關(guān)參數(shù)等，然后進(jìn)行 計(jì)算不同迎角下的多段翼型的相關(guān)氣動(dòng)參數(shù)及壓力云圖分布情況。 第二章模型的建立 2.1 ICEM

4、建立模型及導(dǎo)出 首先使用profili生成翼型的幾何文件，在profili中選擇翼型，選擇NACA 0012，弦長(zhǎng)設(shè)置為200mm，并將其導(dǎo)入ICEM中進(jìn)行處理，在翼型前緣繪制 前緣襟翼，后緣繪制簡(jiǎn)單襟翼，將翼型分為三段，并在一行外圍繪制外流場(chǎng)，將 翼型包圍。外流場(chǎng)的幾何尺寸大致為弦長(zhǎng)的5倍。 匕 圖2.1 ICEM 幾何模型繪制 2.2劃分網(wǎng)格 ICEM中對(duì)二維圖形劃分網(wǎng)格需要對(duì)圖形進(jìn)行分塊，選擇blocking選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊因進(jìn) 行創(chuàng)建塊操作，命名為FLUID，并選擇2D Planar，點(diǎn)擊Apply完成操作。 圖2.2 創(chuàng)建塊 之后需要根據(jù)幾何圖形對(duì)塊進(jìn)行劃分，使用 ICEM中塊劃分的操作

5、，先創(chuàng)建一個(gè) O-Block，將整個(gè)翼型包圍在其中，由于整個(gè)翼型被分為三段，再使用塊劃分將O-Block 劃分為五個(gè)小塊。 對(duì)block （塊）進(jìn)行劃分完畢之后，需要將 block的edge （邊）和對(duì)應(yīng)的幾何元素建 立映射關(guān)系，再blocking 選項(xiàng)卡中選擇 associate edge to curve ，將 edge 與對(duì)應(yīng)的線建立關(guān)聯(lián)。 Blocking Associations Edit Atociation Associate Edge : Curve Edge(s) 僥- CLive(s 矗- Ftojcot vertices Ptoject to surface inlers

6、ection Applj OK Dismiss 圖2.3 建立映射 映射關(guān)系確立之后, 通過blocking 下的Pre-Meshing Params對(duì)edge劃分節(jié)點(diǎn)，節(jié) 就可以選 點(diǎn)劃分完畢之后就可以進(jìn)行網(wǎng)格預(yù)覽，并進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格質(zhì)量不錯(cuò), 擇output選項(xiàng)將其導(dǎo)入到flue nt中進(jìn)行計(jì)算了。 Pre-Meh Paranif 1 I yi ui -aianm-rm-ra Fuel I Applp I OK I Dismiss 圖2.4節(jié)點(diǎn)劃分 圖2.5網(wǎng)格劃分及關(guān)聯(lián) 圖2.6 網(wǎng)格預(yù)覽 (11 0.3 f-1 i. : 15 0.6 0.7 o.a 圖2.7網(wǎng)格質(zhì)量檢查 第

7、三章Flue nt計(jì)算 3.1設(shè)置參數(shù)計(jì)算 1 ）定義網(wǎng)格 打開Flue nt，選擇File-Read-case，選擇保存的 msh網(wǎng)格文件，打開。在 General 下，選擇 Scale，在 Mesh Was Created In下拉列表中選擇 mm，點(diǎn) 擊scale，然后關(guān)閉。 選擇 Check，檢查網(wǎng)格，Minimum Volume 應(yīng)大于1。Solver框里的 Velocity Formulation中選擇 Relative。 （2）定義求解模型 選擇 Models-Viscous ，雙擊，選擇 Spalart-allmaras(1 eqn) 模型。 Viscous Model ivt

8、odel 0 Inviscd (1 Laminar Spelart-Allmatres (1 uqm Q k-epsilon (2 eqn O k-omega (2 eqn) O Fran si ton k-kl-omegaeqn) Transitam 4 eqn) O Revnolds Stress (7 eqn O ScaleAdaptivs Simuldtion (SAS) O Detadned Eddy SimuLatian (DES) O Larx Eddy Simulation (LES) Epalart-Alknaras Production Vortidty-Based O S

9、tr ai n/Vor ti ty -Based gtion百 Vinous Heating Cirviture Cor rework odel Constants 61 Id 口禿 (0622 Cvl 阪 Cw2 (03 User-Defined Functicns Cancel 圖3.1求解器模型 選擇Materials，定義材料，默認(rèn)為空氣，在編輯菜單中的Density中選擇 Idel-gas ， Viscosity 欄中選擇 sutherland，在彈出的菜單中選擇0K，點(diǎn)擊 Change/Create ，然后點(diǎn)擊 Close 關(guān)閉。 圖3.2流體材料 (3) 定義邊界條件 定義流場(chǎng)域

10、材料，在zone中選擇airplane，在type欄中選擇fluid，及之 前定義的air的fluid材料 定義壁面，在機(jī)翼type類型中選擇wall，彈出對(duì)話框點(diǎn)擊ok默認(rèn)。 定義遠(yuǎn)場(chǎng)，在入口，出口以及流場(chǎng)邊界三個(gè)zone的type欄中均選擇 pressure-far-field ，在彈出的對(duì)話框中，設(shè)置mach number 為0.5，輸入來流 的方向向量的二維坐標(biāo)值(改變迎角)，Temperature 輸入300，點(diǎn)擊OK 圖3.3定義遠(yuǎn)場(chǎng) (4) 初始化計(jì)算 選擇 Referenee Values，在 Compute From 下拉欄中選擇入口的 part， 在Area欄中輸入?yún)⒖济娣e

11、(0.376mm 2)。 選擇Solution Controls ，定義松弛系數(shù)，均為默認(rèn)值的一半， 選擇Monitors，定義監(jiān)視器。顯示殘差曲線(默認(rèn)顯示)，設(shè)定各個(gè)參數(shù)的 收斂殘差值為1e-3，點(diǎn)擊0K ；顯示升力系數(shù)變化曲線，點(diǎn)擊Create，選擇Lift， 勾選plot，在zone列表中選擇機(jī)翼，點(diǎn)擊0K;顯示阻力系數(shù)變化曲線，點(diǎn)擊Create，選擇Drag，勾選plot，同樣在zone列表中選擇機(jī)翼，點(diǎn)擊 0K ；顯 示力矩系數(shù)變化曲線，點(diǎn)擊 Create，選擇Moment，勾選plot，zone選擇機(jī) 翼，點(diǎn)擊0K。 圖3.4定義監(jiān)視器 選擇 Solution Initializ

12、ation ，點(diǎn)擊 Initialize 初始化流場(chǎng)。 選擇Run Calculation ，在Number of Iterations欄中輸入迭代次數(shù)，這 里輸入100，點(diǎn)擊Calculate，開始計(jì)算，在大約82步左右達(dá)到收斂要求，計(jì) 算結(jié)束，改變來流方向，重新計(jì)算。記錄不同來流方向下的計(jì)算結(jié)果及壓力分布 云圖。 第四章Flue nt計(jì)算結(jié)果及處理 在給定馬赫數(shù)為0.4的情況下，升力系數(shù)Cl、阻力系數(shù)Cd、力矩系數(shù)Cm、 升阻比在0-20角度下的變化值如下表4.1-1、表4.1-2所示，并生成曲線如下 圖所示: 表 4.1-1 迎角a 0 2 4 6 8 Cl 0.0000134 0.19

13、353 0.37483 0.51573 0.65839 Cd 0.0000033 0.010961 -0.00351 -0.024103 -0.04802 Cm 0.015016 -0.0051089 -0.010204 -0.014648 -0.01806 CICd 17.656235 -106.789 -21.396 -13.710 -80.476 表 4.1-2 迎角a 10 12 14 16 18 Cl 0.55418 0.52075 0.55668 0.61882 0.67599 Cd -0.0068862 -0.0045904 -0.0015678 -0.014325 -0.029479 Cm -0.012397 -0.011194 -0.011827 -0.012806 -0.013745 ClCd -80.47689 -113.4432 -355.0707 -43.19860 -22.931239 圖4.1阻力隨迎角變化曲線圖4.2升力隨迎角變化曲線 CM V ALPHA 圖4.3力矩系數(shù)隨迎角變化曲線 圖4.4升阻比隨迎角變化曲線 jg 在給定馬赫數(shù)0.4的情況下，各迎角0-20。下（分為0 、2 、4 、6 、 10 、2 、14 、16 、18 ）的壓力云圖如下圖所示： 4節(jié)1M I