CFD课程设计说明书

.CFD课程设计翼身组合的流场分析医院部门：航空航天工程系专业产业：飞机设计与工程类别：2403301学习编号：201204003023姓氏：.摘要信息此次课程设计使用ANSYS软件中的ICEM和流量解释器进行不同的攻角、机翼实体部件的升力系数、阻力、力矩系数和各状态的流场分布、机身为方形截面机身、机翼为三角单翼、翼型为NACA4412，计算结束时使用tecplot软件进行Cy-、Cy-Cy-to关键字ICEM Fluent机翼实体组合tecplot.目录第一章简介11.1 ANSYS软件简介11.2主要内容1第二章模型构建22.1创建和导出CATIA模型8第三章ANSYS。ICEM处理43.1导入模型43.2网格分割43.3导出网格8第四章Fluent计算94.1参数计算设置94.2计算结果12第五章数据处理分析184.1气动参数曲线18参考文献21.第一章简介1.1 ANSYS软件简介ANSYS软件是结合结构、流体、电场、磁场、声场分析的大型通用有限元分析软件，是一种多用途的有限元计算机设计程序，可用于解决结构、流体、电力、电磁场和碰撞等问题。由美国ANSYS开发，它是世界上最大的有限元分析软件公司之一，可与大多数CAD软件(如Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor、I-DEAS、autoCAD等)进行接口并实现数据共享和交换，是现代产品设计的高级CAD工具之一。此次任务中，主要使用ICEM和Fluent部分。1.2主要内容此次课程设计的主要内容是通过CATIA对机身和机翼的组合体建模，通过“流动解算器”执行有限元分析，以获取该组合体的一些气动数据。本课程设计包括建立模型、通过CATIA建立基本模型、ANSYS。重点关注包括将模型导入ICEM、壳网格、主体网格和修饰网格的网格。完成后，将其导入“流动解算器”，设置属性、相关参数等，然后在不同的攻角计算机翼实体的相关气动参数和压力云图像分布。第二章模型构建2.1 CATIA模型和导出模型通过选择翼型NACA4412、选择翼型naca 4412、连接机翼实体和具有流动区域的CATIA生成，如图所示。其中机身2米，弦长1米，全长8米，后场16米。图2.1机翼实体组件模型图2.2流场区域文件-选择另存为，然后从保存类型中选择model，再选择保存即可。图2.3导出模型第三章ANSYS。ICEM处理导入3.1模型ANSYS。打开ICEM，设置工作后目录，选择file-Import Geometry，选择CATIA V4，然后选择并打开保存的model文件，单击“应用”。然后在“几何体”下，选择“修复几何体”以修复模型。都是红线，没问题。分割Part以定义对称侧、入口、出口、机翼、机身和流场边界。图3.1导入模型3.2网格(1)薄壳网面在Mesh选项卡上，选择Global Mesh Setup，将全局网格大小设置为800，然后选择Apply单击。图3.2.1全局网格大小定义抽壳栅格参数，然后单击“应用”，如图所示。图3.2.2薄壳网面参数定义零件的网格大小，将对称面、流场边界、入口出口的max size设置为1000，机身设置为20，机翼设置为10。在“网格”下，选择“计算网格”，然后选择“生成壳网格”“计算”；图3.2.3创建壳网格查看网格质量；网格生成质量也很好，机身附近有明显的加密情况。图3.2.4外壳网格(2)本体网面和曲面网面设定主体网面和棱柱网面参数并应用；单击。图3.2.5实体网格参数图3.2.6棱柱网格参数在机翼后缘创建栅格加密区域。然后设置要生成封口的part，检查机翼和机身的Part，选择“生成实体网格”，选择“创建主栅格层”，然后单击“计算”以生成网格。图3.2.7生成实体网格如果在对称面上检查棱柱网格生成，您会发现有良好的涂层生成，如下所示：图3.2.8涂层网格3.3导出网格选择“编辑网格”以查看网格质量，如图所示。网格质量良好，保存网格。图3.3.1网格质量选择Output，选择Output Solver作为Fluent V6，然后选择Apply单击。选择“Write Input”，选择“打开刚刚保存的网格”，指定导出的文件名和文件路径，然后单击“Done”。图3.3.2导出网格第四章流畅的计算4.1设置参数计算(1)定义栅格打开Fluent，选择File-Read-case，然后选择保存的msh栅格文件以将其打开。在General中，选择“缩放”，在“Mesh Was Created In”下拉列表中，选择“mm”，然后单击“缩放”并禁用它。选择“检查”，然后查看网格。最小卷必须大于1。在Solver框中的Velocity Formulation下，选择Relative。(2)定义分析模型选择Models-Viscous，双击，然后选择Spalart-allmaras(1 eqn)模型。图4.1.1解释器模型选择“材质”，定义材质，默认值为空气，在“编辑”菜单上的“密度”中选择“Idel-gas”，在“Viscosity”列中选择“Sutherland”，在弹出菜单中选择“确定图4.1.2流体材料(3)定义边界条件定义流场域材质，在区域中选择airplane，在type列中选择fluid，以及在以前定义的air中选择fluid材质。定义壁面并从机翼和机身的类型中选择wall时，弹出对话框会单击“确定默认值”。定义对称面，在“对称面”的“零件类型”下，选择“对称”，然后单击“确定默认值”。在“定义远处”、“入口”、“出口”和“流场边界”三个区域的“类型”列中，选择“pressure-far-field”，在弹出对话框中，将“mach number”设置为0.5，输入流动方向向量的三维坐标值图4.1.3远距离定义(4)初始化计算选择Reference Values，在Compute From下拉列中选择入口的part，然后在Area列中输入参考区域(0.376mm2)。选择“解决方案控制”，然后将松弛因子定义为默认值的一半。选择Monitors定义监视器。显示残差曲线(默认显示)，将每个参数的收敛差值设定为1e-3，然后单击“确定”。显示提升系数变化曲线，单击Create，选择Lift，选择plot，在区域列表中选择机身和机翼，输入坐标(0，0，1)，然后单击ok。显示阻力更改曲线，单击Create，选择Drag，选择plot，在区域列表中选择机身和机翼，然后选择坐标输入(-1，0，0)，再单击ok。显示力矩系数变更曲线、建立、选取Moment、选取plot、选取区域机身和机翼、输入Moment Center(-0.67、0.32、0.032)、输入Moment Axis)图4.1.4显示器定义选择“解决方案初始化”，然后单击“初始化”以初始化流场。选择Run Calculation，然后在Number of Iterations列中输入迭代次数。在此输入600，然后单击Calculate开始计算，在步骤330中满足收敛要求，计算结束后更改流向并重新计算。记录不同流动方向的计算结果和压力分布云图像。4.2计算结果机翼连接体在理想气体中计算，该理想气体包括流体速度0.5Ma、攻击角度-4-18度变化范围、总计10次计算、各种攻击角度的Cy、CX、Mz和压力云图。表4.2.1气动参数表a-404681012141618Cl0.1440.4510.7040.8330.9511.0691.1861.2951.3931.477CLARiiON0.0030.0040.0170.0310.0460.0620.0780.0930.1060.116Cm-0.037-0.042-0.068-0.07-0.08-0.095-0.103-0.106-0.107-0.108图4.2.1 -4度压力云图像图4.2.2 0度压力云图像图4.2.3 4度压力云图像图4.2.4 6度压力云图像图4.2.5 8度压力云图像图4.2.6 10度压力云图像图4.2.7 12度压力云图像图4.2.8 14度压力云图像图4.2.9 16度压力云图像图4.2.10 18度压力云图像第五章数据处理分析5.1气动参数曲线通过计算结果，使用tecplot软件绘制Cy-、Cy-Cx和Mz-Cy曲线，如下所示：图5.1.1 Cy-曲线图5.1.2 Cy-Cx曲线图5.1.3 Mz-Cy曲