FLUENT超音速流动揭秘:缩扩喷嘴模拟

本教程演示了二维缩扩喷嘴超音速流动问题的设置和求解。

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1启动Workbench并建立分析项目

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令,启动Workbench 19.2,进入ANSYS Workbench 19.2界面。

(2)双击主界面Toolbox(工具箱)中的Analysis systems→Fluid Flow(Fluent)选项,即可在项目管理区创建分析项目A。

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 2    导入几何体


(1)在A2栏的Geometry上单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令,此时会弹出“打开”对话框。

(2)在弹出的“打开”对话框中选择文件路径,导入cad几何体文件。

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 3    划分网格


(1)双击A3栏Mesh项,进入Meshing界面,在该界面下进行模型的网格划分。

(2)右键模型入口和出口边界,分别输入名称inlet和outlet,单击OK按钮确认。

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(3)设置网格尺寸为0.1m。

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(4)右键单击模型树中Mesh选项,选择快捷菜单中的Generate Mesh选项,开始生成网格。

(5)网格划分完成以后,单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

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(6)执行主菜单File→Close Meshing命令,退出网格划分界面,返回到Workbench主界面。

(7)右键单击Workbench界面中A3 Mesh项,选择快捷菜单中的Update项,完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。


 4    定义模型

(1)双击A4栏Setup项,打开Fluent Launcher对话框,单击OK按钮进入FLUENT界面。

(2)单击命令结构树中General按钮,弹出General(总体模型设定)面板。在SolverTime中选择Transient,在Type中选择Density-Based。

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(3)在模型设定面板Models中双击Energy按钮,弹出Energy(能量模型)对话框,勾选Energy Equation,单击OK按钮确认并关闭对话框。

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(4)在模型设定面板Models中双击Viscous按钮,弹出Viscous Model(湍流模型)对话框,在Model中选择Realizable k-epsilon(2eqn),在Near-Wall Treatment中选择Scalable Wall Functions,单击OK按钮确认并关闭对话框。

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5 设置材料

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

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7 设置操作条件
(1)单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。单击Operating Conditions按钮弹出Operating Conditions对话框,勾选Specified Operating Density,单击OK按钮并关闭对话框。

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8 边界条件

(1)在边界条件面板中,单击inlet,Type选择pressure-inlet,单击Edit按钮弹出边界条件设置对话框,Gauge Total Pressure输入7000000,Supersonic/Initial Gauge Pressure输入6990000。


在Thermal选项卡中,Total Temperature输入550,单击OK按钮确认退出。

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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Hybrid,单击Initialize按钮进行初始化。



10 计算求解

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮,弹出Run Calculation(运行计算)面板。

在Time Step Size中输入0.001,在Number of Time Steps中输入1000,单击Calculate开始计算。


11 结果后处理

(1)双击A6栏Results项,进入CFD-Post界面。

(2)单击任务栏中 (云图)按钮,弹出Insert Contour(创建云图)对话框。输入云图名称为“Vec”,单击OK按钮进入云图设定面板。

(3)在Geometry(几何)选项卡中Locations选择Symmetry 1,Variable选择Velocity,单击Apply按钮创建速度云图。

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