FLUENT软件在射流气动噪声模拟中的应用

本教程演示了射流气动噪声的模拟情况。

1、启动FLUENT并导入网格

1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Fluid Dynamics→Fluent 2020命令，启动Fluent 2020。

2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。
 

2、定义模型

1）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，在Solver中Time选择Steady，在2D Space中选择Axisymmetric，进行稳态计算。

3、设置湍流模型

1）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Models对话框，在Model中选择k-epsilon(2 eqn)，在k-epsilon Model中选择Realizable，单击OK按钮确认。

4、设置材料  

单击主菜单中Physics→Materials→Create/Edit弹出所示Create/Edit Materials（材料）对话框。Density选择ideal-gas，Viscosity选择Sutherland，单击Change/Create按钮并关闭Fluent Database Materials对话框。
 

5、设置计算域  

1）单击主菜单中Physics→Zone→Cell Zones按钮启动Cell Zone Conditions面板。

2）在Cell Zone Conditions面板中，双击air-lam，弹出计算域设置对话框，勾选Laminar Zone，单击OK按钮并关闭对话框。

3）单击主菜单中Physics→Solver→Operating Conditions按钮弹出Operating Conditions对话框。在Operating Pressure中填入0，单击OK按钮并关闭对话框。

6、设置边界条件

1）单击主菜单中Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

2）在边界条件面板中，双击inlet，弹出边界条件设置对话框。在Gauge Total Pressure填入242496.5，Supersonic/Initial Gauge Pressure填入127360，单击OK按钮确认退出

3）在边界条件面板中，双击outlet弹出边界条件设置对话框。在Gauge Pressure中输入100000，单击OK按钮确认退出，单击OK按钮确认退出。

4）在边界条件面板中，双击mic1弹出边界条件设置对话框。在Shear Condition中选择Specified Shear，在Shear Stress中X-Component和Y-Component分别输入0，单击OK按钮确认退出，单击OK按钮确认退出

5）在边界条件面板中，单击Copy按钮弹出Copy Conditions对话框。From Boundary Zone选择mic1，To Boundary Zones选择mic2，wall-back，wall-lip和wall-lip-lam，单击Copy按钮确认退出

7、求解与控制

设置SolutionMethods和SolutionControls分别如下图所示。

8、初始条件

1）单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。Initialization Methods中选择Standard Initialization，在Compute from中选择all-zones，单击Initialize按钮进行初始化。

9、计算求解  

1）单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。在Number of Iterations中输入200，单击Calculate开始计算。

10、瞬态计算  

1）在主菜单中单击Physics→General按钮，弹出General面板。在Solver中Time选择Transient，进行瞬态计算。

2）单击主菜单中Solve→Methods按钮，弹出Solution Methods（求解方法设置）面板。Transient Formulation选择Second Order Implicit。

3）单击主菜单中User-Defined→Field Functions→Custom按钮，弹出Custom Field Function Calculator对话框。自定义变量pa的表达式为p-100000。

4）设置监测点mic1和mic2的声压值随时间变化。

5）单击主菜单中Solution→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。在Time Step Size中输入5e-6，在Number of Time Steps中输入2000，单击Calculate开始计算。

11、结果后处理

1）进入CFD-Post界面，显示压力场云图。

2）显示监测点声压随时间变化曲线图。

3）通过傅里叶变化显示功率谱密度分布图。

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