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Fluent验证案例17:RAE2822翼型
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2023.10.23 四川

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本案例利用Fluent计算RAE 2822翼型跨音速流动,并对计算得到的升力系数与阻力系数进行验证。

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案例描述

如下图所示,自由来流以攻角2.79°,速度0.73马赫流过RAE 2822翼型。计算为二维、可压缩(跨音速)及湍流流动。RAE 2822翼型的几何结构如图所示,该翼型弦长为1米,最大厚度D为0.121米。

案例采用隐式密度基求解器,选用SST k-ω湍流模型,计算稳态流动。

介质属性:

  • Fluid: Air

  • Density: Ideal Gas

  • Viscosity: 1.983x10-5 kg/m-s

  • Thermal conductivity: 0.0242 W/m-K

  • Molecular Weight: 28.966 g/mol

  • Specific Heat: 1006.43 J/kg-K

翼型参数:

  • Chord length = 1 m

  • Maximum thickness = 0.121 m

边界条件:

  • The inlet conditions are:

  • Mach number = 0.73

  • Re = 6.5E6

  • Static pressure = 43765 Pa

  • Inlet temperature = 300 K

  • Turbulent intensity = 0.05 %

  • Turbulent viscosity ratio = 10

2

Fluent设置

  • 2D、Double Precision启动Fluent

  • 利用菜单File → Read → Case...打开文件VMFL017_r2822-1.cas.gz

2.1 General设置
  • 双击模型树节点General

  • 右侧面板激活选项Density-Based启动密度基求解器

注:密度基求解器特别适合于求解高速可压缩流动

2.2 Models设置
  • 如下图所示激活Energy能量方程

  • 如下图所示激活SST k-omega湍流模型

注:对于壁面粘性非常重要的问题模拟(如本案例中的阻力、升力模拟),采用SST k-omega湍流模型非常合适,此模型要求壁面Y+接近于1,需要非常细密的边界层网格。本案例也可以采用Spalart-Allmaras模型。

2.3 Materials设置
  • 双击模型树节点Materials > fluid > air弹出材料设置对话框

  • 按下图所示修改材料参数

注:常用ideal-gas模型来模拟气体的可压缩性。

2.4 Cell Zone Conditions

为了划分网格方便,将计算域分成了两个,其中一个为三角形网格区域,另一个为四边形网格区域。这里需要确认两个计算区域的流体介质均为air。

2.5 Boundary Conditions

本案例仅有两个边界需要设置:farfield_in及farfield_out。其他边界可采用默认设置。

1、farfield_in设置

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > farfield_in,如下图所示设置入口条件

注:表压数据通过高度进行换算,流动分量通过三角函数计算攻角得到。cos2.79°=0.9988147,sin2.79°=0.04867544。

2、farfield_out设置

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > farfield_out,如下图所示设置出口条件

2.6 Reference Values设置
  • 鼠标双击模型树节点Reference Values,右侧面板选择Compute from下拉列表项为farfield_in

注:参考值主要用于计算升阻力系数。

2.7 Methods设置
  • 双击模型树节点Solution > Methods,右侧面板按下图所示进行设置

2.8 Report Definitions
  • 右键选择模型树节点Report Definitions,点击弹出菜单项New → Force Report → Drag...

  • 弹出对话框中如下图所示进行设置

  • 同理设置升力系数定义,注意Force Vector与阻力系数不同

2.9 Report Plots
  • 右键选择模型树节点Report Plots > New...

  • 弹出对话框中如下图所示进行设置,选中列表框中的cd-1及cl-1,点击按钮Add>>将其添加至右侧列表框中

2.10 Methods设置
  • 鼠标双击模型树节点Methods,右侧面板如下图所示进行设置

2.11 Initialization
  • 右键选择模型树节点Initialization,点击弹出菜单项Initialize进行初始化

2.12 Run Calculation
  • 双击模型树节点Run Calculations,右侧面板设置Number of Iterations500,点击按钮Calculate开始计算

3

计算结果

  • 马赫数分布

  • 压力系数分布

  • 压力系数沿翼型分布曲线

  • 监测得到的升阻力系数

  • TUI窗口中的升阻力系数

可以看出,计算得到的升力系数约为0.78113,阻力系数约为0.016099。

与实验值比较结果如表所示。

从比较结果来看,计算值与实验值较为吻合,如果想要获取更高精度的计算结果,可尝试加密计算网格。

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