CFD课程设计说明书

CFD课程设计

翼身组合体流场分析

院系：航空航天工程学部

专业：飞行器设计与工程

班级： 24030301

学号： *************

姓名：

摘要

此次课程设计是利用ANSYS软件中的ICEM和Fluent求解器计算不同迎角下，翼身组合体的升力系数，阻力系数，力矩系数以及各个状态下的流场分布情况，机身为方截面机身，机翼为三角上单翼，翼型选择NACA4412，计算结束后，利用tecplot软件绘制Cy-α，Cy-Cx，Mz-Cy曲线，得出Cy0，最大升阻比等气动力特征参数。

关键词ICEM Fluent 翼身组合体tecplot

目录

第一章绪论 (1)

1.1 ANSYS软件介绍 (1)

1.2主要内容 (1)

第二章模型的建立 (2)

2.1 CATIA建立模型及导出 (8)

第三章ANSYS.ICEM处理 (4)

3.1 导入模型 (4)

3.2 网格划分 (4)

3.3 导出网格 (8)

第四章Fluent计算 (9)

4.1 设置参数计算 (9)

4.2 计算结果 (12)

第五章数据处理分析 (18)

4.1气动参数曲线 (18)

参考文献 (21)

第一章绪论

1.1 ANSYS软件介绍

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer，NASTRAN，Alogor，I－DEAS， AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

在此次的课题中，主要用到其中的ICEM及Fluent部分。

1.2 主要内容

本次课程设计的主要内容就是通过CATIA建立机身和机翼的组合体模型，通过fluent解算器进行有限元分析，从而得到该组合体的一些相关的气动数据。

此次课程设计的重点在于模型的建立，通过CATIA建立基础的模型，然后导入到ANSYS.ICEM中进行模型的处理以及网格包括壳网格、体网格及附面层网格的划分。完成之后导入到fluent解算器设置属性，相关参数等，然后进行计算不同迎角下的翼身组合体的相关气动参数及压力云图分布情况。

第二章模型的建立

2.1 CATIA建立模型及导出

通过CATIA建立模型，机身为方截面机身，机翼为三角上单翼，展弦比为3，翼型选取NACA4412，翼身组合体及流畅区如图所示。其中机身2m，弦长1m，前场8m，后场16m。

图2.1 翼身组合体模型

图2.2 流场区域

选择文件-另存为，在保存类型里选择model，然后选择保存即可。

图2.3 导出模型

第三章ANSYS.ICEM处理

3.1 导入模型

打开ANSYS.ICEM，设置后工作目录，然后选择file-Import Geometry，选择CATIA V4，选择保存的model文件打开，单击Apply。然后选择Geometry下的Repair Geometry修复模型。均为红线，没有问题。划分Part，定义对称面、入口、出口、机翼、机身及流场边界。

图3.1 导入模型

3.2 划分网格

（1）壳网格划分

在Mesh选项卡下，选择Global Mesh Setup，设置全局网格大小为800，点击Apply；

图3.2.1 全局网格尺寸

定义壳网格参数，点击Apply，如图；

图3.2.2 壳网格参数

定义Part的网格尺寸，其中对称面，流场边界，以及入口出口的max size 设置为1000，机身设置为20，机翼设置为10；选择Mesh下的Compute Mesh，选择生成壳网格点击Compute；

图3.2.3 生成壳网格

查看网格质量；发现网格生成的质量还可以，机身附近有明显的加密情况。

图3.2.4 壳网格

（2）体网格及附面层网格划分

设置体网格和棱柱网格参数，点击Apply；

图3.2.5 体网格参数

图3.2.6 棱柱网格参数

在机翼后缘向后创建网格加密区；然后设置要生成附面层的Part，勾选机翼和机身的part，选择生成体网格，勾选Create Prism Layers，点击Compute 生成网格；

图3.2.7 生成体网格

检查对称面处棱柱网格生成情况，发现有良好的附面层生成，如图。

图3.2.8 附面层网格

3.3 导出网格

选择Edit Mesh，检查网格质量如图；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为Fluent V6，点击Apply；选择Write Input，选择刚保存的网格打开，命名导出的文件名及文件路径，点击Done。

图3.3.2 导出网格

第四章Fluent计算

4.1 设置参数计算

（1）定义网格

打开Fluent，选择File-Read-case，选择保存的msh网格文件，打开。在General 下，选择Scale，在Mesh Was Created In下拉列表中选择mm，点击scale，然后关闭。

选择Check，检查网格，Minimum V olume应大于1。Solver框里的Velocity Formulation中选择Relative。

（2）定义求解模型

选择Models-Viscous，双击，选择Spalart-allmaras(1 eqn)模型。

图4.1.1 求解器模型