Fluent翼型算例(中)

翼型流场的流动
问题提出
考虑空气流过给定的翼型:远前方来流为50m/s,攻角为5°,并假设处于海平面(压强101325Pa,密度1.2250kg/m3,温度288.16k,运动粘度1.4607*10‐5m2/s)。
利用FLUENT确定这些条件下的升力和阻力系数
第一步:在GAMBIT中绘制网格几何外形
本指导将带领你利用GAMBIT生成一个翼型网格,之后可将本网格导入FLUENT中进行流场计算。在计算外部层流时,例如翼型上的,我们必须定义一个边界,并将边界与翼型之间的区域划分成网格。将边界与翼型设置的尽量远是有好处的,因为我们将定义边界条件为环境条件,边界设置的越远,边界对流动的影响越弱,边界条件也就满足的越精确。
我们要用到的边界是上图中ABCDEFA所围成的图形,c是翼型的弦长。
打开GAMBIT
创建一个名为“翼型”的新文件夹,打开GAMBIT后,选择文件夹“翼型”为工作文件夹。 在主菜单中选择Solver > FLUNENT 5/6,因为所画网格将用FLUENT6.0计算。
输入边界
为了指定翼型几何形状,我们输入一组沿着翼型表面的连续顶点坐标,再通过GAMBIT利用这些坐标生成与翼型的上下表面吻合的两条边,然后将上下表面分成4个不同区域来帮助我们控制表面网格的尺寸。
让我们先来看下文件vertices.dat:
文件的第一行表示每边的顶点数(61)和边数(2)。钱61个顶点会连接形成符合翼型上表面的边,后61个顶点会连接形成符合翼型下表面的边。
在vertices.dat中弦长为1,所以X值在0和1之间,如果你用的是另一个翼型文件,注意X的值,在之后的过程中你可能会需要这样○1。
Main Menu > File > Import > ICEM Input…
在点Browse选择要导入的vertices.dat文件,在选中Geometry to Create下的Vertices和Edges,这些是我们需要创建的几何实体,最后点Accept。会出现:
划分边界
下一步,我们将上下两边界分别划分成两个部分,如下图所示:
这是因为在x<0.3c处将用到非均匀网格,在x>0.3c处将用到均匀网格。
Operation Toolpad > 几何命令按键 > 边界命令按键 > 分割、合并边界 在Split Edge菜单中,将 Split with选项选成 Point。用shift+左键单击选中翼型上边界的顶点,你会看到类似下图的图形:
我们将使用x=0.3c处的点作为上边界的分割点,将上边界分割成HI和IG,只要在Global 下的x值中输入0.3即可。如果理所用的c(弦长)不为1,则输入值为0.3*c而不是0.3。例如,如果c=4,则输入1.2。从此,当你需要输入值为某一数*c时,你应该根据c计算出准确的值后再输入。
点击Apply后,你会看到在预期的位置出现分割点,在Transcript window中会看到“Edge.1 was split, and edge edge.3 created”
注意在白边界上的黄点,它表明原来的边界已经被分为两部分了,分割点就是该点。 重复上述过程,将下表面分成HJ和JG。依然用在下表面x=0.3c处作为分界点。
绘制远场边界
接下来我们将通过建立顶点,再将它们适当组合,形成边界。
该边Operation Toolpad > 几何命令按键 > 顶点命令按键 > 创建顶点
在Global下输入如下顶点坐标,并在Label中输入顶点名称:
Lable x坐标 y坐标 z坐标
A C 12.5c 0
B 21
C 12.5C0
C 21C 0C0
D 21C ‐12.5C0
E C ‐12.5C0
F ‐11.5C 00
G C 00
点击Fit to window键来调整显示,你可以看到所有的顶点,如下图。
当你在创建远场边界时,将上表和最开始的远场边界图至于手头并按其来设置。
Operation Toolpad > 几何命令按键 > 边界命令按键 > 创建边界 创建边界AB,依次选择A点和B点,在Label中输入AB并点击Apply。GAMBIT将创建边界,你将看到在Transcript window中看到“ Created edge: AB”。
用相同的方法创建BC、CD、DE、EG、GA,和CG边。注意,在选择G点时你可能需要放大才能精确
的选取○2。
下一步我们创建圆弧AF,在Create Edge 键上右击鼠标,并选择圆弧
在Create Real Circular Arc菜单中,Center旁边的框是黄的,这意味着你这是你所选择的点将作为圆弧的中点。选择顶点G并点击Apply。
现在,在End Points旁边的框将被标成黄,这意味着你现在选择的两个点将作为圆弧的两个端点。依次选择顶点A和顶点F,在Label中输入AF,点击Apply。
如果你操作正确,圆弧AF将被创建,在Transcript window中会看到“Created edge: AF”。
类似的,创建圆弧边界EF。
创建面
边界可以组成面(二位平面)。我们将创建三个平面:ABCGA, EDCGE 和 GAFEG+翼型表面。之后我们将把这些面划分成网格
Operation Toolpad > 几何命令按键 >面命令按键 > 创建面 这将打开Create Face From Wireframe 菜单。回忆我们曾选择顶点来创建边界,同样的,我们将选择边界来创造面。
为了创建ABCGA面,依次选择AB、BC、CG、GA边,并点击Apply。GAMBIT将在Transcript window中告诉你“Created face: face.1”。
类似的,创建EDCGE面。
为了创建GAFEG+翼型表面组成的面,按照以下顺序选择边界:AG, AF, EF ,EG,和 JG, HJ, HI, IG (围绕翼型顺时针开始选取)并点击Apply○3。
第二步: 在GAMBIT中划分网格
面的划分
我们将分别划分上述3个面来获得你的网格。在划分某面之前,我们需要给组成该面的边定义分割点,也就是说,我们首先要分割边。我们将根据以下三点来确定每一边的拉升常数(streching parameters)和分割份数:
1.在翼型的周围我们将把点取得密集,因为那里是流动变化最剧烈的地方;当逐渐接近远场
边界时,网格划分可以变粗,因为在远场边界处流场梯度为0.
2.在前后缘处,我们需要用最密集的网格,因为这里梯度变化较大。
3.网格大小的过渡要均匀,网格大小变化过大,将导致计算的准确性明显下降。
我们用于控制网格拉伸量的网格参数是起始长度,终止长度,和一个连续比例系数R。每一边都会定义一个方向,这个方向显示在梯度窗口中。R的定义如下图,是沿边的方向上连续两条线段长度的比值。请翻阅GAMBIT使用手册中Edge>Meshing下的内容以了解更多,这里还解释了什么是起始长度和终止长度,请了解他们的含义。
Operation Toolpad > 网格命令按键 >边界命令按键>分割边界 选择GA边。GA边将改变颜,并且该边上会出现一个箭头和一些圆圈。这表明你可以划分该边了。要保证箭头是向上的,你可以点击菜单Mesh Rdges 下的Reverse键来改变箭头的方向。输入比例1.15, 这表示沿着箭头方向,每两个相邻的划分后者比前者大1.15倍。在Spacing 下选择 Interval Count,输入45,点击Apply。GAMBIT会在这个边上以比例1.15创建45个等分点。
对于AB和CG,我们将选择First Length(就是分割时,第一个分段的长度)而不是Successive ratio。重复上述步骤,按照下表划分BC,AB和CG边:
边 箭头方向 Successive Ratio Interval Count
GA和BC 向上    1.15 45
边 箭头方向 First Length Interval Count
AB和CG 向右 0.02c 60
因为我们之后要把后缘的分割长度选为0.02c,所以这里也是0.02c,这样IG和CG以及HG
和CG都是连续的。
现在每个边都已经划分完成了,我们来分割ABCGA面。
Operation Toolpad > 网格命令按键 >面命令 > 分割面 选择面ABCGA,面会变颜。你可以用默认的Quad和Map,点击Apply。被划分好的面如下:
接下以相同方法来划分EDCGE面。下表显示了不同边所要用的参数:
边 箭头方向 Successive Ratio Interval Count
EG和CD 向下    1.15 45
边 箭头方向 First Length Interval Count
DE 向右 0.02c 60
划分的结果应关于CG对称,如下图:
最后,我们来划分由GAFEG和翼型组成的面。对于处于翼型前半部分的HI和HJ边,用以下参数划分:
边 箭头方向 Last Length Interval Count
HI 由H指向I 0.02c40
HJ 由H指向J 0.02c 40
对于IG和JG边,我们将划分设置成均匀的,都是0.02c。使用Interval Size而不是Interval Count来划分该边界:
边 箭头方向 Successive Ratio Interval Size
IG和JG 向右 10.02c 对于AF边,它上面要划分的份数必须等于它所对应的线,也即是翼型的上表面(自己想想)。我们可以通过如下方式来确定GAMBIT所画的划分数:

本文发布于:2024-09-21 10:34:56,感谢您对本站的认可!

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