基于Fluent仿真和Tecplot飞行器气动力预测与数据处理精讲
- 作者优秀
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导读：CFD是飞机气动力设计的核心技术手段之一，在飞机设计过程中，精确的预测气动力、激波捕捉、准确的附面层干扰与雷诺数效应分析对飞行器设计至关重要。本文一Fluent软件为操作平台，以M6机翼、A320和B787翼身组合运输类飞行器为案例，详细讲解单状态点计算、多状态批量计算、基于网格替换的算例设置等。并将获得的气动力系数在Tecplot中进行处理和快速出图，基于结果流场制作云图、流线、空间切片流场等，并采用类文件进行批量处理，更多内容请移步课程中详细了解。一、Fluent计算设置
根据网格模型，确定来流方向，升力方向，本例模型来流方向为X方向，升力系数方向为Z方向，展向为正Y方向。本例计算无侧滑角，因此只需要向X和Z方向进行分解，X方向为cos(AoA)，Z方向为sin(AOA)，AOA为来流攻角；当来流为0°时，X方向分量为1，Z方向分量为0，来流为10°时，X方向分量为0.98480775，Z方向分量为0.17364818，如图1（b）所示。
残差曲线可以很好的体现仿真计算的收敛历程。设置气动力系数收敛曲线检测，可以更加直观的显示收敛情况；在进行气动力计算时，如果只看残差下降多少个量级，在面对复杂模型预测气动力过程中残差往往下降有限，需要使用气动力的收敛情况作为判断依据。10°攻角时，升力系数、阻力系数监测设置如图2所示。
攻角10°收敛曲线和残差曲线如图3所示。能量方程和连续性方程残差降了不到两个量级，而升阻力系数基本接近收敛，在实际过程中可以选择每计算1000步阻力系数降低量（例如0.1ct或者更小）作为判断收敛指标，同时也需要结合力矩系数例如俯仰力矩系数的收敛情况。
图3 残差及收敛曲线
以高版本Fluent内置气动力模块Aero展示大规模批量计算。提前准备好计算的case文件，可以在Fluent中设置好边界条件、材料、湍流模型、求解算法、初始化等，也可以在pointwise中设置相应边界条件然后导出case在Aero中设置材料、湍流模型、初始化、求解算法等。来流速度设置，根据计算条件可以设置来流马赫数和真实的速度两种方式；来流方向设置可以根据仿真需求选择攻角、侧滑角、攻角+侧滑角组合形式，一般计算纵向气动力系数时采用半模对攻角进行仿真，横航向时采用全模对侧滑角进行仿真计算。空气状态由多种方式确定，根据高度、静压、总压、雷诺数来确定。
图5为根据来流马赫数、高度进行不同攻角状态计算的设置。图5 批量计算
二、Tecplot后处理
通过固定模板数据格式.dat以及.lay文件进行数据快速处理，固定图片格式以及风格，快速输出图片，如图7所示。
图7 数据处理模板
1）M6机翼表面流场、压力分布曲线、流线、马赫数切片图。设置好一个状态的.sty格式进行批量处理。
图8 M6机翼后处理
图9 A320和B787后处理
三、我的飞行器CFD仿真课程
以上内容详见我的精品课程《Fluent计算设置与Tecplot后处理深度解析15讲》。通过视频讲解的方式，实战化演示M6机翼计算及后处理和翼身组合飞行器计算设置及后处理（A320、B787）全过程。
以下是课程安排：
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1、本课适合哪些人学习
fluent、tecplot初学者
在校本科生、研究生
本课程使用Pointwise18.5、Fluent 2022和Tecplot2022软件；采用波音787、A320 和 M6 3个模型计算，旨在让用户学习批量计算设置、公角设置，计算压力机和密度机；以及常规计算曲线的设置和一些处理方式，包括记忆的压力云图、流线、作用剖面、空间流程的处理等。
（2）翼身组合飞行器计算设置及后处理（A320、B787）（3）为付费用户提供VIP群交流，提供答疑解惑、电子发票，不定期加餐内容和资料模型下载服务等。
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