fluent作业.doc

用动网格方法模拟隧道中两车相对行驶的流场【问题描述】在一个隧道中，有两辆相对行驶的车辆，假设两车的大小相同，其行驶的速度都为10m/s，如图1所示。现模拟两车行驶过程中，车辆外部的空气流场变化。图11. 利用CAD创建几何模型保存为ACIS格式，然后输入到GAMBIT。如图2所示。图22.利用GAMBIT划分网格。（1） 划分两个小矩形所有边的网格。设置及划分结果如图3所示。 图3（2） 划分面网格。网格单元类型选择三角形（Tri）,网格类型选择非结构性网格（Pave）。设置及划分结果如图4、5所示。图4图5（3）检查网格质量，如图6所示。图6如图所示，最差的网格为0.54540.97，所以网格质量满足要求。3.利用GAMBIT初建边界条件。（1）指定压力入、出口边界。在“Specify Boundary Types”对话框中选择大矩形最左侧的边为压力入口（in）,选择大矩形最右侧的边为压力出口（out）。如图7所示（在本模型的计算中，入口和出口都有大量的回流，所以入口和出口只要是压力边界即可，无所谓哪个是入口，那个是出口）。（2）指定运动实体。在“Specify Boundary Types”对话框中分别选择两个小矩形的四条边，设置为“car1”、“car2”如图7所示。图74.利用GAMBIT导出Mesh文件。5.利用FLUENT导入Mesh文件并进行动网格计算。1）对网格的操作（1）检查网格。检查结果如下：（2）显示网格。如图8所示。图82）设置计算模型（1）设置求解器类型。在“Solver”对话框中点选“Unsteady”即采用非定常求解器，其他选项保持默认。如图9所示。图9（3） 设置湍流模型。在“Viscous Model”对话框中选择“k-epsilon”,其他保持默认。如图10所示。 对于流体物性、操作条件和边界条件均保持默认，对于本题的动网格设定，主要是设定Dynamic Mesh。3）读入Profile轮廓文件（1）写Profile文件。在记事本中写入一段代码，如图11所示，这段代码表示这个文件是car1从t=0s到t=15s这段时间里，Vx速度一直是10m/s。同样在创建一个car2的Profile。这两个文件分别以car1.txt和car2.txt为文件名保存。图10图11（2）读入Profile文件。分别选择“car1.txt”和“car2.txt”文件读取。读取结果如下：4）设置动网格（1）设置动网格参数。在“Dynamic Mesh Parameters”对话框中设置如图12所图12单击“Remeshing”(网格再划分)如图13所示继续设置。图13（2）设置动网格区域。在“Dynamic Mesh Zones”对话框中创建两个新的动区域，分别为“car1”、“car2”。如图14所示。其中“Cell Height”（单元格高度）设置为0.1。 图145）预观看网格的变化在计算之前，可以先看看动网格的网格变化情况，观察是否合理。（1） 保存Case文件。（2） 显示t=0s时刻的网格如图15所示。图15 t=0s时刻的网格（3）运动网格。在“Mesh Motion”对话框中设置如图16所示。单击“Preview”图16按钮，开始观察网格的变化，t=1s时刻和t=2s时刻的网格分别如图17和18所示。图17 t=1s时刻的网格图18 t=2s时刻的网格6）定义求解残差监视器（1）设置“Residual Monitors”（残留监控）。为了提高参数精度对“continuity”重新设置。设置如图19所示。 图19（2）设置“Surface Monitors”。“monitor-1”监测设置如图20所示，“monitor-2”监测设置如图21所示。.图20图21 7）模型初始化 （1）初始化设置。如图22所示选择“all-zones”。 图22（2）保存Case和Data文件。在“Autosave Case/Data”对话框中进行如图23所示的设置。其中将“Autosave Case File Frequency”和“Autosave Data File Frequency”文本框中的数值设为“10”，表示每计算10个时间步自动保存一次Case和Data文件。图238）迭代计算。在“Iterate”对话框中设置如图24所示。图24其中“Time Step Size”文本框中的“0.1”表示每个时间步长是0.1s；“Number of Time Steps”文本框中的“30”表示计算30个步长，即模拟3s中的流动；“Max Iterations per Time Step”文本框中的“100”表示每个时间步长最多迭代100步。迭代计算后得到如图25、26、27所示的残差图。图25Monitor-1图26Monitor-2图27迭代后所得数据结果如下：monitor-1 monitor-2 time/iter-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:05 45-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:04 44-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:03 43-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 42-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 41-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 40-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 39-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 38-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 37-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 36-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:07 35 monitor-1 monitor-2 time/iter-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:06 34-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:04 33-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:03 32-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:03 31-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 30-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 29-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 28-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 27-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 26-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 25-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 24 monitor-1 monitor-2 time/iter-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 23-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 22-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:04 21-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:03 20-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:03 19-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 18-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 17-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 16-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 15-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 14-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 13monitor-1 monitor-2 time/iter-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 12-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 11-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 10-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 9-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:02 8-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 7-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 6-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:01 5-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 4-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 3-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 2 monitor-1 monitor-2 time/iter-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 1-4.0365e-02 -2.1195e-01 0:00:00 0显然由迭代数据可知残差最终是收敛的。9）后处理（1）t=1s时；速度云图如图28所示。由图可知汽车外部流场的速度沿汽车向外逐渐减小。汽车尾部的流场速度最大。由压力云图 29可知，由于汽车运动时，其周围的流场出现负压区，则负压区以外的大气便迅速流向负压区以填充，所以才会有汽车周围的流场速度较大。因为汽车尾部的负压区较为严重,，所以汽车尾部的流场速度较大。由压力云图29可知，汽车头部表面压力最大，这是由于气流速度与车头相遇，气流遇到车头而受到阻滞，使气流速度大大降低，因而在车头形成正压区。 之后，气流流向汽车的两侧，但由于结构上是一个转角，气流来不及转折而出现局部分离，这时气流速度也较大，因而在汽车头部