CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的应用毕业论文

CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的

应用毕业论文

一、题目：

CFD软件在二维定常和非定常流动数值模拟中的应用

二、指导思想和目的要求

运用流体力学的基础知识，培养解决实际问题的能力；掌握CFD软件的使用方法。

三、主要技术指标

1、CFD软件的使用说明书（详细步骤）；

2、运用CFD软件实现二维非定常流动数值计算；

3、分析计算结果，撰写毕业设计论文

四、进度和要求

阅读相关的中、英文资料，掌握计算流体力学基本方法2周

掌握CFD软件使用方法步骤，完成二维非定常计算9周

撰写毕业设计论文，准备答辩3周

五、主要参考书及参考资料

1、J.D,Anderson,设计流体力学入门

2、谭浩强，C语言程序设计

3、李勇，刘志友，安亦然，介绍计算流体力学通用软件——Fluent

4、L.D,Kral，J.F.Donovan，Numerical simulation of Synthetic Jet

Actuators，AIAA 97——1824

学生张培红指导教师宋文萍系主任杨永

目录

目录 (2)

摘要 (3)

ABSTRACT (4)

第1章前言 (5)

§1.1计算流体力学概述 (5)

§1.2CFD软件发展概况 (6)

§1.3本文包括的主要内容 (7)

第2章相关软件介绍 (8)

§2.1G RIDGEN软件简介 (8)

§2.2FLUENT软件简介 (13)

第3章二维翼型粘性流动计算网格生成 (17)

§3.1二维结构化网格的生成步骤 (17)

§3.2网格生成中应注意的问题 (24)

第4章 FLUENT定常粘性流动计算 (28)

§4.1流动控制方程 (28)

§4.2边界条件 (30)

§4.3问题描述 (30)

§4.4计算步骤及过程 (31)

§4.5计算结果及分析 (39)

第5章 FLUENT非定常粘性流动计算 (42)

§5.1自定义函数（UDF） (42)

§5.2问题描述 (43)

§5.3计算步骤及过程 (43)

§5.4计算结果及分析 (55)

总结 (61)

致谢 (62)

参考文献 (63)

摘要

本文运用商用软件FLUENT对二维翼型的定常和非定常外部粘性流动进行了数值模拟，并对FLUENT在二维定常和非定常外流计算中的使用方法和操作步骤进行了详细的分析和讨论。应用网格生成软件GRIDGEN生成二维翼型的结构化粘性计算网格，并采用FLUENT中提供的S-A湍流模型、二阶迎风格式和耦合-隐式求解器进行流动计算。采用编写用户自定义函数的方法来引入非定常边界条件，实现了振荡来流条件下的翼型非定常粘性流动计算。通过计算结果和实验结果进行的比较和定性分析，从而验证了运用FLUENT进行复杂粘性流动计算的可行性和正确性。

本文完成的主要工作如下：

1．采用GRIDGEN生成了绕翼型适用于粘性流动计算C型结构化网格，并对生成方法、操作步骤和生成网格过程中应注意的关键性问题进行了

讨论。

2．采用FLUENT实现了翼型的定常粘性流动计算，以RAE2822翼型为例详细讨论了相关参数的设置方法和计算过程，并通过RAE2822翼型的

计算结果与实验值的比较，验证了计算的正确性。

3．采用FLUENT模拟了振荡来流下的NACA0012翼型非定常粘性流动，详细介绍了自定义函数（UDF）的概念及编写方法，给出了合理的计算

结果。

关键词：数值模拟，网格生成，非定常，粘性流动，fluent软件

ABSTRACT

The steady and unsteady viscous flow around 2-D airfoils was numerically simulated using FLUENT software. The method and process of

2-D steady and unsteady outer-flow simulation with FLUENT was analyzed

and discussed in detail. Grid around 2-D airfoil used for viscous simulation was generated using the Gridgen software, and the S-A turbulence model, second –order upwind scheme and a “couple-implicit solver” of FLUENT were used while simulating. The unsteady conditions

was established by the method of writing a User Defined Function, and the unsteady flow around airfoil in oscillating free stream was simulated and analyzed. The comparison of computed results and experimental data was

made and reasonably good agreement was achieved, which demonstrated the capability of FLUENT while applied to complex unsteady flow.

The main work finished in this paper is as follows.

1. The C-type structured grid around airfoil suited for viscous

simulation was generated with GRIDGEN. The method, process and

the key techniques that must be paid more attentions were

discussed too.

2.The viscous calculation of airfoil was realized. And the

results for RAE2822 airfoil were testified validity by comparing

with experimental data.

3. The NACA0012 airfoil in viscous oscillating free stream was

simulated using FLUENT. The conception and methods of writing a

UDF were introduced. And a reasonable result was attained.

KEY WORDS: numerical simulation，grid generation, fluent,

unsteady, viscous flow