fluent螺旋桨水动力分析实例

2016-08-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

第一步是网格划分

六面体的网格比四面体的网格在数值耗散方面有更好的精度,两个优势:减少数值耗散(精度高)、收敛性好;所以网格方面我们首选纯六面体网格。

PS:4119型的螺旋桨,划分全六面体网格还是比较容易的,下面几张图片是楼主划分网格的示意图,过几天的时候我在把螺旋桨创建块的思路发上来和大家讨论,今天主要介绍螺旋桨的水动力计算。
螺旋桨桨叶及轮毂

桨叶的处理,由于桨叶是圆形的,这里一定要加一个C网才能保证网格质量

轮毂的处理,轮毂的两个头是圆形和锥形的,这里楼主采用的Y网
尾端

前端

网格质量,雅阁比矩阵可以大于0.3以上

网格最小角度,9度以上

网格数量,单是旋转计算域,网格数量接近300W

如果用四面体网格的话,要达到相同的精度,四面体网格的数量大约是六面体网格数量的3倍以上,这个数据是对比机翼绕流分析时得到的。

第二步时求解器的选择

可些入门级的朋友在选择CFX和Fluent求解器时会有犹豫,分不清两个求解器的优劣,这里谈下楼主对两个求解器的理解。

在功能方面,两个求解器基本上是一致的,流动传热、辐射、多相流、化学反应及燃烧、动网格等等,两个求解器都可以实现。

在算法方面,Fluent的求解方法是最全的,包括基于压力和基于密度的求解器,而CFX仅仅一种求解器,类似于FLuent里面的基于压力的耦合求解器(能够求解全范围的流动,从低速到超声速)。

在收敛性方面,在网格、模型、边界条件一致的情况下,似乎CFX的收敛性要比Fluent强一些,但是,无论哪个求解器,你一定不能单纯的查看残差曲线来判断收敛,一定要有全局的量最为参照,换句话说,即使残差值符合标准,得到的结果也不一定是收敛的。

在应用领域方面,CFX在旋转机械、流固耦合两个方面是有绝对优势的,它的前身就是专门做旋转机械的,这两点毋庸置疑。但是涉及到多相流、化学反应的问题,一般使用FLuent会多一些(个人感觉Fluent里面模型的选择比CFX要清晰,方便一些,精度方面并没有参考数据说明哪个好哪个坏)。

如果算螺旋桨的话,建议使用CFX。

第三部,计算域及模型的设置
我选取计算的工况是进速比0.833,空泡数为2.05.
CFX提供了现成的计算空化的模板,在创建新的分析时,我们选择现成的模板,见下图

选择相应的空化模型的模板

之后的工作就是定义计算域与边界条件了

这里我们要创建两个计算域,包含螺旋桨网格的旋转域和与之连接的静止计算域

下面是两个计算域交界面的设置,

在上图的第二个选项处,有两种选择方法,第一种是frozen rotor选项,我们计算旋转机械的稳态问题时,要选择这个选项,如果我们要计算螺旋桨在旋转整个周期的所有位置的状态,那么我们要采用瞬态的算法,这个地方就有有一个 transient rotor的选项,可以实现计算域的旋转。
还有一个pitch change选项,这里由于我们划分的网格是全通道的,选择none就可以了

接下来要设置计算域,我们要得到螺旋桨的空化结果,这里我们分两步走,第一步是计算不带空化的流场;第二步是以第一步的计算结果为初值,把空化模型激活

第一步,不带空化的设置

这里我们把质量传递选择none就可以了。

下面是边界条件的设置,我们采用CEL来设置