Fluent动网格技术:挂载分离模拟

本次计算利用ANSYS FLUENT中的6DOF模型器对机翼上的外挂物分离后的运动进行建模仿真。

案例内容包括:


  • 使用UDF宏DEFINE_SDOF_PROPERTIES定义质量矩阵及外部力/力矩
  • 使用动网格模型
  • 建立无粘、可压及超声速流动(Ma=1.2)模型
  • 设置边界条件
  • 使用密度基隐式求解器获取二阶计算结果



1 问题描述

本案例演示挂载从机翼上投放后的运动行为以及流场分布。





2 Fluent设置

  • 以3D、Double Precision模式启动Fluent
  • 读取网格文件delta.msh.gz

2.1 General设置

  • 选择使用Density-Based
  • 激活Gravity,设置重力加速度为Z方向9.807 m/s2

注:这里先计算稳态,目的是确保计算稳定性。

2.2 Models设置

  • 选择使用Inviscid无粘模型


2.3 Materials设置

  • 指定空气的Density为ideal-gas


2.4 边界条件设置

  • 指定farfield的Mach Number为1.2
  • 指定流动方向为X轴-1


  • 指定温度为216.65 k


  • 指定出口边界outflow回流温度为216.65 k


2.5 操作条件设置

  • 指定参考压力为20646 Pa

注:20646 Pa指的是11600 m高度处的压力。


2.6 初始化计算

  • 初始化计算


2.7 迭代计算

  • 指定迭代次数1000
  • 激活选项Solution Steering,指定Flow Type为supersonic,如下图所示


  • 可以如下图所示修改求解控制参数


计算求解。

2.8 稳态计算结果

  • 马赫数分布


2.9 编译并加载UDF

  • 编译UDF并加载


案例UDF比较简单,主要定义了挂载的质量及外力信息。

#include "udf.h" DEFINE_SDOF_PROPERTIES(delta_missile, prop, dt, time, dtime) {    prop[SDOF_MASS] = 907.185;    prop[SDOF_IXX] = 27.116;    prop[SDOF_IYY] = 488.094;    prop[SDOF_IZZ] = 488.094;/* add injector forces, moments */    {      register real dfront = fabs (DT_CG (dt)[2] - (0.179832*DT_THETA (dt)[1]));      register real dback = fabs (DT_CG (dt)[2] + (0.329184*DT_THETA (dt)[1]));      if (dfront <= 0.100584)        {          prop[SDOF_LOAD_F_Z] = 10676.0;          prop[SDOF_LOAD_M_Y] = -1920.0;        }      if (dback <= 0.100584)        {          prop[SDOF_LOAD_F_Z] += 42703.0;          prop[SDOF_LOAD_M_Y] += 14057.0;        }    }    printf ("\ndelta_missile: updated 6DOF properties"); }

2.10 激活瞬态计算

  • 指定Transient计算


2.11 动网格设置

  • 激活Dynamic Mesh,如下图所示,选择选项Smoothing及Remshing,激活选项Six DOF



  • 如下图所示指定Remshing参数



  • 指定区域store的运动方式



  • 指定store的网格控制



  • 指定区域boattail的运动,注意选择选项Passive



  • 打开six DOF参数设置对话框,激活选项Write Motion History


2.12 自动保存

  • 设置自动保存



2.13 动画录制

  • 设置动画录制



2.14 迭代计算

  • 指定时间步长0.005 s,时间步数160,迭代计算



3 计算结果

  • 动画结果




3.1 压力系数查看

  • 启动CFD-Post,读入瞬态文件
  • 打开Timestep选择器,选择当前时刻为0
  • 创建Plane


注:该平面为zx平面逆时针旋转5°


  • 创建polyline


  • 创建Iso Clip


  • 创建表达式XoverL


  • 创建表达式Pcoeff为 Pressure/0.5/areaAve(Density)@farfield/areaAve(Velocity)@farfield^2
  • 创建变量dimensionless x


  • 创建变量Cp


  • 绘制压力系数分布曲线



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