流熱仿真課程設(shè)計(jì)報告

1、流熱仿真技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告流熱仿真技術(shù)課程設(shè)計(jì)報告 學(xué) 院： 專業(yè)班級： 小組成員： 目 錄第一步 建立模型11、導(dǎo)入坐標(biāo)文件12、建立流場框架1第二步 網(wǎng)格劃分2第三步 進(jìn)行Fluent求解計(jì)算設(shè)置21、 啟動Fluent-2ddp22、 讀入網(wǎng)格文件23、 網(wǎng)格信息34、 顯示網(wǎng)格35、 確定絮流模型46、 不選能量方程47、 確定流體的物理屬性48、 確定工作壓強(qiáng)49、 定義邊界條件4第四步 求解計(jì)算51、 設(shè)置求解控制參數(shù)52、 求解初始化53、 求解過程殘差監(jiān)視器設(shè)置54、 求解過程升力監(jiān)視器設(shè)置55、 求解過程阻力監(jiān)視器設(shè)置66、 為迭代計(jì)算設(shè)置基本參數(shù)值67、 保存文件68、 迭代

2、求解計(jì)算6第五步 計(jì)算結(jié)果分析81、 繪制機(jī)翼表面上的壓力分布曲線82、 求出機(jī)翼的升、阻力系數(shù)83、 繪制流暢靜壓強(qiáng)分布云圖94、 翼型附近速度云圖105、 速度分布矢量圖10討論1 網(wǎng)格對計(jì)算結(jié)果的影響11討論2 氣體壓縮性對流體的影響14討論3 黏性對計(jì)算結(jié)果的影響18III空氣繞流機(jī)翼空氣動力學(xué)分析第一步 建立模型1、導(dǎo)入坐標(biāo)文件在File中打開Import Geometry，在子菜單中打開Formatted Point date，然后打開vertices.txt。步驟閱讀5不要勾選import surface，然后點(diǎn)擊Apply步驟閱讀步驟閱讀8,最終生成的翼型曲線如下圖所示。圖1-

3、1坐標(biāo)文件 圖1-2 機(jī)翼模型2、建立流場框架創(chuàng)建點(diǎn)a（1，10，0）、b（-9，0，0）、c（1，-10，0）、d（21，-10，0）、e（21，10，0），創(chuàng)建圓弧abc，連接直線cd、de、ea。 圖1-3創(chuàng)建點(diǎn) 圖1-4 創(chuàng)建流暢框架圖1-5流場框架模型第二步 網(wǎng)格劃分 對機(jī)翼模型進(jìn)行初始化快，分割塊，刪除塊，關(guān)聯(lián)塊頂點(diǎn)到幾何點(diǎn)以及網(wǎng)格尺寸的設(shè)置得到如下網(wǎng)格模型圖2-1 分割快 圖2-2 關(guān)聯(lián)線 步驟閱讀 圖2-3 節(jié)點(diǎn)數(shù) 圖2-4 網(wǎng)格模型第三步 進(jìn)行Fluent求解計(jì)算設(shè)置1、 啟動Fluent-2ddp選擇2ddp求解器，點(diǎn)擊Run按鈕。2、 讀入網(wǎng)格文件點(diǎn)擊FileReadMe

4、sh.，選擇airfoil.mesh文件，點(diǎn)擊OK按鈕。窗口顯示信息如圖3-1所示。圖3-1 窗口信息3、網(wǎng)格信息點(diǎn)擊MeshInfoSize.，打開Fluent窗口顯示網(wǎng)格信息，如圖所示。共有27905個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，27600個網(wǎng)絡(luò)單元。圖3-2 網(wǎng)格信息4、 顯示網(wǎng)格點(diǎn)擊DisplayMesh，在彈出對話框內(nèi)，保留所有默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Display,得到網(wǎng)格圖，如圖3-3所示。圖3-3 流體區(qū)域網(wǎng)格圖5、 確定絮流模型點(diǎn)擊DefineModelsViscous.,打開絮流模型設(shè)置對話框，選擇理想流體無黏模型(Inviscid)，點(diǎn)擊OK按鈕。6、 不選能量方程點(diǎn)擊DefineModelsEne

5、rgy.,確認(rèn)不選用能量方程。7、確定流體的物理屬性點(diǎn)擊DefineMaterials.。(1) 確定流體為理想無黏的空氣。(2) 密度為常值，等于1.225kg/。(3) 點(diǎn)擊Chang/Create。(4) 點(diǎn)擊Close按鈕。8、確定工作壓強(qiáng)點(diǎn)擊DefineOperating Conditions，保留對話框中的默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK按鈕。9、定義邊界條件下面設(shè)置inlet、body、open和outlet的邊界類型與邊界條件。點(diǎn)擊Define Boundary Conditions，打開對話框。（1） 在Zone項(xiàng)，點(diǎn)擊inlet。（2） 在Type項(xiàng)選擇Velocity-inlet，打開

6、對話框。 在X-Velocity項(xiàng)輸入X向分速度：40.95m/s。 在Y-Velocity項(xiàng)輸入 Y向分速度：1.93m/s。 其他項(xiàng)保留默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK按鈕。如圖3-4所示。圖3-4 對話框設(shè)置（3） 對open邊界進(jìn)行與邊界inlet同樣的設(shè)置。（4） 將outlet設(shè)為pressure-outlet類型，打開設(shè)置對話框，保留默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK，點(diǎn)擊Close按鈕，關(guān)閉邊界條件設(shè)置對話框。第四步 求解計(jì)算1、 設(shè)置求解控制參數(shù)點(diǎn)擊SolveControls,打開Solution controls對話框，保留默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊OK。2、 求解初始化點(diǎn)擊SolveInitializatio

7、n，打開初始化流場設(shè)置對話框，在Compute From項(xiàng)，點(diǎn)擊下拉按鈕，選擇inlet,在Reference Frame項(xiàng)選擇Relative to Cell Zone,點(diǎn)擊initialize。3、 求解過程殘差監(jiān)視器設(shè)置點(diǎn)擊SolveMonitorsResidual，打開殘差檢測設(shè)置對話框，在Options項(xiàng)選擇Print和Plot。在Absolute Criteria項(xiàng)全部改為1e-6。點(diǎn)擊OK按鈕。4、 求解過程升力監(jiān)視器設(shè)置點(diǎn)擊SolveMonitors，在對話框里選擇Lift，在Options項(xiàng)，選擇Print、Plot、Write，在Wall Zones項(xiàng)，選擇bod

8、y;在Force Vector項(xiàng)，x項(xiàng)輸入-0.0471，y項(xiàng)輸入0.9989，這是升力方向，在File Name項(xiàng)保留c1-history，數(shù)據(jù)將寫入文件c1-history中，點(diǎn)擊OK按鈕。5、 求解過程阻力監(jiān)視器設(shè)置在對話框中選擇Drag,在Options項(xiàng)，選擇Print、Plot、Write，在Wall Zones項(xiàng)，選擇body;在Force Vector項(xiàng)，x項(xiàng)輸入0.9989，y項(xiàng)輸入0.0471，這是阻力方向，在File Name項(xiàng)保留cd-history;點(diǎn)擊OK按鈕。數(shù)據(jù)將寫入文件cd-history中。如圖4-1所示。圖4-1 對話框設(shè)置6、 為迭代計(jì)算設(shè)置基本參數(shù)值點(diǎn)

9、擊reportreference values,打開設(shè)置對話框，在Compute From項(xiàng)，選擇inlet,保留其他默認(rèn)設(shè)置。7、 保存文件點(diǎn)擊Filewritecase，點(diǎn)擊OK，保存求解文件。8、 迭代求解計(jì)算點(diǎn)擊SolveRun Calculation，打開迭代計(jì)算設(shè)置對話框。在Number of Iterations項(xiàng)輸入1000；點(diǎn)擊Calculate按鈕，開始迭代計(jì)算。經(jīng)過420次迭代后，計(jì)算收斂；點(diǎn)FileWriteCase&Date，保存文件。殘差曲線、升力曲線和阻力曲線如下。殘差監(jiān)測曲線，如圖4-2所示。升力監(jiān)測曲線，如圖4-3所示。阻力監(jiān)測曲線，如圖4-4所示。圖

10、4-2 迭代過程殘差監(jiān)測曲線圖4-3 迭代過程升力監(jiān)測曲線圖4-4 迭代過程阻力監(jiān)測曲線第五步 計(jì)算結(jié)果分析1、 繪制機(jī)翼表面上的壓力分布曲線點(diǎn)擊PlotsXY Plot，打開設(shè)置對話框。在Options項(xiàng)，選擇Position on X Axis，不選擇Node Values；在Plot Direction項(xiàng)，X處填1，Y處填0；在Y Axis Function項(xiàng)選擇Pressure和下面Pressure Coefficient;在surfaces項(xiàng)，選擇body;點(diǎn)擊Plot按鈕，得到機(jī)翼上、下面的壓力分布曲線，如圖5-1所示2、 求出機(jī)翼的升、阻力系數(shù)點(diǎn)擊ReportsForcesset

11、 up 打開升、阻力報告對話框。（1） 阻力及阻力系數(shù)在Wall Zones項(xiàng)選擇body;在Direction Vector項(xiàng)，x=0.9989,y=0.0471;點(diǎn)擊Print按鈕，則在信息反饋窗口內(nèi)顯示機(jī)翼的阻力與阻力系數(shù)，如圖5-2所示。（2） 升力與升力系數(shù)在Wall Zones項(xiàng)選擇body;在Direction Vector項(xiàng)，x=-0.0471,y=0.9989;點(diǎn)擊Print按鈕，則在信息反饋窗口內(nèi)顯示機(jī)翼的升力與升力系數(shù)，如圖5-3所示。圖5-1 機(jī)翼表面的壓力分布圖圖5-2 機(jī)翼阻力報告圖5-3 機(jī)翼升力報告3、 繪制流暢靜壓強(qiáng)分布云圖點(diǎn)擊Graphics and Ani

12、mationsContours,打開云圖設(shè)置對話框。在Options項(xiàng)，選擇Filled、Node Values、Global Range、Auto Range;在Contours of下，選擇Pressure和Static Pressure;在Levels項(xiàng)設(shè)置為20；保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊下面的Display按鈕?？傻玫皆跈C(jī)翼附近的壓強(qiáng)分布云圖，如圖5-4所示。圖5-4 機(jī)翼附近的壓強(qiáng)云圖4、翼型附近速度云圖在Contours of下，選擇Velocity和Velocity Magnitude,點(diǎn)擊下面的Display按鈕。得到速度分布云圖，如圖5-5所示。圖5-5 機(jī)翼附近的速度云圖5、

13、速度分布矢量圖點(diǎn)擊Graphics and AnimationsVectors，打開速度矢量圖設(shè)置對話框。在Vectors of項(xiàng)選擇Velocity,在Color by項(xiàng)選擇Velocity和Velocity Magnitude,保留其他默認(rèn)設(shè)置。點(diǎn)擊Display按鈕。得到機(jī)翼附近速度矢量圖，如圖5-6所示。圖5-6 機(jī)翼附近的速度矢量圖討論1 網(wǎng)格對計(jì)算結(jié)果的影響1、 啟動Fluent-2ddp。讀入網(wǎng)格文件airfoil_jiami.mesh,重新進(jìn)行計(jì)算假設(shè)流體為不可壓理想流體，設(shè)置同前，文件存為airfoil_jiami.cas。經(jīng)過429次迭代后，計(jì)算收斂。殘差曲線、升力曲線和阻

14、力曲線如下。殘差監(jiān)測曲線，如圖T1-1所示。升力監(jiān)測曲線，如圖T1-2所示。阻力監(jiān)測曲線，如圖T1-3所示。圖T1-1 迭代過程殘差監(jiān)測曲線圖T1-2 迭代過程升力監(jiān)測曲線 圖T1-3 迭代過程阻力監(jiān)測曲線2、 機(jī)翼升力及升力系數(shù)機(jī)翼升力報告如圖T1-4所示。3、 機(jī)翼阻力及阻力系數(shù)機(jī)翼阻力報告如圖T1-5所示。圖T1-4 機(jī)翼升力報告圖T1-5 機(jī)翼阻力報告4、 機(jī)翼表面壓力分布曲線如圖T1-6所示。圖T1-6 機(jī)翼表面壓力分布曲線5、 機(jī)翼附近的壓強(qiáng)云圖如圖T1-7所示。圖T1-7 機(jī)翼附近的壓強(qiáng)云圖6、 機(jī)翼附近的速度云圖如圖T1-8所示。圖T1-8 機(jī)翼附近的速度云圖7、 機(jī)翼附近的速

15、度矢量圖如圖T1-9所示。圖T1-9 機(jī)翼附近的速度矢量圖8、保存Case和Date文件。討論2 氣體壓縮性對流體的影響1、 將氣體設(shè)置為理想可壓縮流體點(diǎn)擊DefineMaterials.,打開流體屬性設(shè)置對話框。點(diǎn)擊Density右側(cè)下拉箭頭，在下拉列表中選擇ideal-gas，點(diǎn)擊Chang/Create,點(diǎn)擊Close按鈕。2、 改變inlet/open邊界為壓力遠(yuǎn)場邊界點(diǎn)擊Define Boundary Conditions，打開對話框。在Zone項(xiàng)，點(diǎn)擊inlet；在Type項(xiàng)選擇Velocity-inlet，打開對話框；在X-Component of Flow Direction項(xiàng)

16、填入40.95，在Y-Component of Flow Direction項(xiàng)填入1.93；保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK按鈕。用類似的方法和設(shè)置改變open邊界類型并進(jìn)行設(shè)置。3、 Outlet邊界設(shè)置對于outlet邊界，其他類型不變。4、 求解器控制參數(shù)設(shè)置保留默認(rèn)設(shè)置5、 迭代計(jì)算保存文件為airfoil_jiami_com,重新初始化流場，并進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算經(jīng)過422次迭代后收斂，并得到如下結(jié)果。（1）殘差曲線、升力曲線和阻力曲線如下。殘差監(jiān)測曲線，如圖T2-1所示。升力監(jiān)測曲線，如圖T2-2所示。阻力監(jiān)測曲線，如圖T2-3所示。圖T2-1 殘差監(jiān)測曲線圖T2-2 升力監(jiān)測曲線 圖T2-3

17、 阻力監(jiān)測曲線 （2） 機(jī)翼升力報告如圖T2-4所示。 機(jī)翼阻力報告如圖T2-5所示。 圖T2-4 機(jī)翼升力報告 圖T2-5 機(jī)翼阻力報告（3） 機(jī)翼表面壓力分布曲線如圖T2-6所示。 圖T2-6 機(jī)翼表面壓力分布曲線（4）機(jī)翼附近的壓強(qiáng)云圖如圖T2-7所示。 圖T2-7 機(jī)翼附近的壓強(qiáng)云圖（5） 機(jī)翼附近的速度云圖如圖T2-8所示。 圖T2-8 機(jī)翼附近的速度云圖（6） 機(jī)翼附近的速度矢量圖如圖T2-9所示。 圖T2-9 機(jī)翼附近的速度矢量圖（7）保存Case和Date文件。討論3 黏性對計(jì)算結(jié)果的影響1、 啟動Fluent-2ddp，讀入文件airfoil-jiami.cas2、 選取絮流

18、模型點(diǎn)擊DisplayModelsViscous.,打開絮流模型設(shè)置對話框，選擇k-epsilon(2equ),保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK。 3、 邊界條件Inlet和open邊界條件設(shè)置。在Velocity Specification Method項(xiàng)選擇Components,X-Velocity項(xiàng)填入40.95，Y-Velocity項(xiàng)填入1.93，保留其他默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK按鈕。4、 求解器控制參數(shù)保留默認(rèn)設(shè)置。5、 收斂臨界值設(shè)置殘差收斂監(jiān)測器設(shè)置中，收斂臨界值全部設(shè)為1e-6。6、 保存文件保存文件為airfoil-jiami-n;流場初始化后，重新計(jì)算，迭代計(jì)算496次后殘差收斂，計(jì)算結(jié)果如下。（1）殘差曲線、升力曲線和阻力曲線如下。 殘差監(jiān)測曲線，如圖T3-1所示。 升力監(jiān)測曲線，如圖T3-2所示。 阻