基于FLUENT的旋翼(螺旋槳)旋轉(zhuǎn)仿真(共18頁(yè))

1、基于(jy)FLUENT的旋翼(螺旋槳)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)仿真(fn zhn)廖保全本文主要通過(guò)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)旋翼旋轉(zhuǎn)過(guò)程的氣流現(xiàn)象進(jìn)行仿真。涉及到機(jī)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格組裝，UDF應(yīng)用，CFX-POST后處理等軟件應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)。希望能夠給大家學(xué)習(xí)提供幫助。由于時(shí)間緊迫，加上本人的水平有限，文中的不足之處請(qǐng)大家批評(píng)指正。利用fluent對(duì)旋翼旋轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)果觀察旋翼以1000rad/s的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的氣流現(xiàn)象。旋翼幾何模型針對(duì)問(wèn)題描述(mio sh)建立幾何模型如圖1所示，將整個(gè)計(jì)算域劃分成固定域和旋轉(zhuǎn)域。網(wǎng)格的劃分采用(ciyng)網(wǎng)格模型組裝方法，固定域通過(guò)(tnggu)結(jié)

2、構(gòu)網(wǎng)格方法劃分網(wǎng)格，旋轉(zhuǎn)域包含旋翼曲面采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法建立相應(yīng)的part如圖將上述幾何模型保存為single.tin進(jìn)行旋轉(zhuǎn)域網(wǎng)格劃分將parts里的名字為DOWN、UP、DOWN_WALL、WALL的part刪除，留下的幾何圖形即為包含旋翼的旋轉(zhuǎn)域如圖所示將上述(shngsh)幾何模型保存為single_in.tin現(xiàn)在(xinzi)對(duì)旋轉(zhuǎn)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，先生(xin sheng)成旋轉(zhuǎn)域的殼網(wǎng)格。網(wǎng)格參數(shù)的設(shè)置如圖所示生成(shn chn)的旋翼表面網(wǎng)格如圖所示對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量(zhling)進(jìn)行檢查，網(wǎng)格質(zhì)量較好，quality質(zhì)量(zhling)指數(shù)在0.5以上(yshng)。對(duì)殼網(wǎng)格進(jìn)行

3、保存，為single_in_shell.uns。單純的殼網(wǎng)格并不能進(jìn)行流動(dòng)計(jì)算，接下來(lái)對(duì)旋轉(zhuǎn)域進(jìn)行體網(wǎng)格劃分。 圖中為切面處的體網(wǎng)格，按照下列參數(shù)對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行檢查。從上圖中可以看出，網(wǎng)格質(zhì)量在0.15以上，沒(méi)有負(fù)網(wǎng)格產(chǎn)生。保存(bocn)網(wǎng)格為single_in.uns。進(jìn)行固定域網(wǎng)格(wn )劃分打開開始(kish)保存的幾何文件single.tin，將parts里的名字為PROPELLER的part刪除，留下的幾何圖形即為不包含旋翼的固定域如圖所示將模型另存為single_out.tin。固定域結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。固定域Block劃分及節(jié)點(diǎn)設(shè)置，如圖所示。進(jìn)行網(wǎng)格(wn

4、)預(yù)覽，并檢查網(wǎng)格質(zhì)量。所有(suyu)網(wǎng)格Determinant2X2X2值大于0.5，大部分大于0.6。保存(bocn)Block為single_out.blk。 生成網(wǎng)格，將網(wǎng)格保存為single_out.uns。關(guān)閉軟件。對(duì)生成網(wǎng)格進(jìn)行組裝在文件夾中雙擊single_out.uns打開固定域網(wǎng)格，再點(diǎn)擊打開網(wǎng)格，找到single_in.uns文件，單擊打開。彈出如圖所示對(duì)話框，單擊Merge。即完成了兩部分網(wǎng)格的加載與組裝(z zhun)，可以通過(guò)切面查看組裝情況?？梢钥匆?jiàn)旋轉(zhuǎn)域的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與周圍的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格組裝(z zhun)在了一起。將網(wǎng)格保存為single_merge.uns。選擇

5、(xunz)Fluent_V6輸出網(wǎng)格。完成網(wǎng)格輸出后，可以在Output file欄所示路徑下找到single_propeller.msh。數(shù)值計(jì)算本文采用動(dòng)網(wǎng)格方法模擬旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)UDF指定旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)。UDF內(nèi)容如下：#include udf.hDEFINE_CG_MOTION(propeller1, dt, vel, omega, time, dtime)Domain *domain;domain = Get_Domain(1);omega2=1000.0; /*以1000rad/s繞Z軸旋轉(zhuǎn)(xunzhun)*/打開(d ki)FLUENT，選擇(xunz)雙精度三維求解器。如下圖

6、所示打開UDF編譯對(duì)話框，點(diǎn)擊(din j)，找到剛剛(gng gng)保存的UDF文件(wnjin)propeller.c。點(diǎn)擊編譯文件，單擊加載UDF宏。利用菜單加載上面保存的網(wǎng)格文件single_propeller.msh。單擊定義網(wǎng)格尺寸。 單擊檢查網(wǎng)格質(zhì)量，在TUI窗口輸出的檢查結(jié)果如圖所示。在General面板中選擇Transient求解。如圖進(jìn)行(jnxng)Models設(shè)置(shzh)。進(jìn)行(jnxng)Materials設(shè)置，采用默認(rèn)的air材料屬性。網(wǎng)格包含兩個(gè)計(jì)算域，設(shè)置計(jì)算域材料均為air。邊界條件設(shè)置，將down、up、wall的邊界條件設(shè)置為outflow，將dow

7、n_interface、down_interface:003、up_interface、up_interface:002、wall_interface、wall_interface:004邊界條件設(shè)置為interface，propeller的邊界條件設(shè)置為wall，如圖所示。在Mesh Interfaces面板(min bn)中點(diǎn)擊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)邊界(binji)設(shè)置，按照對(duì)應(yīng)關(guān)系(gun x)設(shè)置運(yùn)動(dòng)邊界downdown_interfacedown_interface:003upup_interfaceup_interface:002wallwall_interfacewall_interface

8、:004設(shè)置完成后如圖。在Dynamic Mesh面板(min bn)中勾選激活動(dòng)網(wǎng)格模型(mxng)。網(wǎng)格更新參數(shù)設(shè)置如下圖所示。點(diǎn)擊(din j)面板(min bn)中的按鈕設(shè)定運(yùn)動(dòng)(yndng)區(qū)域，在設(shè)置Motion UDF/Profile下拉框中選擇剛剛編譯的UDF，設(shè)置旋翼中心，設(shè)置Cell Height為0.0005m，如下圖所示。 設(shè)置完畢(wnb)后關(guān)閉對(duì)話框，點(diǎn)擊可以(ky)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)區(qū)域預(yù)覽。通過(guò)預(yù)覽可以看到旋翼按照設(shè)定(sh dn)的過(guò)程旋轉(zhuǎn)。保存當(dāng)前文件為single_propeller.cas。 點(diǎn)擊打開網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)預(yù)覽對(duì)話框，如下圖設(shè)置完畢，單擊按鈕進(jìn)行網(wǎng)格預(yù)覽。Sol

9、ution Methods設(shè)置(shzh)采用默認(rèn)值，Solution Controls設(shè)置(shzh)采用默認(rèn)值。定義殘差和升力監(jiān)視(jinsh)窗口，Solution Initialization面板點(diǎn)擊進(jìn)行初始化。按照(nzho)下圖設(shè)置，點(diǎn)擊開始(kish)計(jì)算。當(dāng)大概(dgi)計(jì)算到1500步，升力曲線基本收斂。后處理后處理就不詳細(xì)(xingx)說(shuō)了吧，貼幾張CFX-POST后處理的圖片(tpin)壓力(yl)云圖旋翼速度矢量圖旋翼附近(fjn)流線圖參考文獻(xiàn)：1、紀(jì)兵兵、陳金瓶.ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分技術(shù)(jsh)實(shí)例詳解M.中國(guó)(zhn u)水利水電出版社2、胡坤、李振北.ANSYS ICEM CFD工程實(shí)例詳解M.人民郵電出版社內(nèi)容總結(jié)（1）基于FLUENT的旋翼(螺旋槳)旋轉(zhuǎn)仿真廖保全本文主要通