STAR CCM 案例|RAE2822翼型跨声速流动 作者优秀 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家 平台推荐 内容稀缺 来源: CFD之道
本案例利用STAR CCM 模拟了RAE2822翼型上的二维、湍流、可压缩、跨音速流动。
1 问题描述 计算模型如下图所示,自由流马赫数为0.725,基于弦长的雷诺数为6.5E6,攻角为2.92°。
自由来流为亚音速,翼型吸力侧为超音速。案例中监测升力和阻力系数,以判断计算是否达到收敛,并将翼型上的压力系数分布与实验数据进行比较。
2 STAR CCM 设置 2.1 网格导入与处理 利用菜单File > Import > Import Volume Mesh 导入网格aerofoil.ccm
点击菜单Mesh > Convert to 2D 打开网格转换对话框,选中选项Delete 3D regions after conversion 并点击OK 按钮将网格转换为二维
右键选择模型树节点Continua > Physics 1 ,点击弹出菜单项Delete 删除该节点
2.2 选择物理模型 右键选择模型树节点Physics 1 2D ,点击弹出菜单项Rename…修改节点名称为 Aerofoil
右键选择模型树节点Aerofoil ,点击弹出菜单项Select Models… ,在弹出的对话框中选择以下物理模型 Spalart-Allmaras Turbulence 选择完毕的模型对话框如下图所示。
2.3 设置初始条件 初始速度通过下式进行计算:
其中,为来流马赫数0.725,为比热比1.4,为普适气体常数287 J/kg-K,为温度300 K。
计算得到 m/s。
创建局部坐标系用于处理攻角。
鼠标右键选择模型树节点Tools > Coordinate Systems > Laboratory > Local Coordinate Systems ,点击弹出菜单项New > Cartesian 创建笛卡尔坐标系
弹出面板中如下图所示设置参数,点击按钮Create 创建坐标系
注:创建坐标系的目的是方便后面的边界条件输入。这里攻角2.92°。
” 选中模型树节点Continua > Aerofoil > Initial Conditions > Velocity ,如下图所示指定初始速度
2.4 材料参数设置 为与实验值所对应的雷诺数6.5E6相匹配,这里调整材料参数。
式中, m/s; m;6.5e6;密度通过下式计算:
其中, Pa; J/kg-K; K。可得到密度 kg/m3,粘度 Pa-s。
双击模型树节点Models > Gas > Air > Material Properties ,如下图所示设置材料参数
2.5 边界条件设置 修改节点Regions > Default_Fluid 2D 名称为Fluid 双击模型树节点Fluid > Boundaries > freestream > Physics Values ,如下图所示设置边界条件
2.6 物理量监测 1、监控升阻力系数
右键选择模型树节点Report ,点击菜单项New Report > Flow / Energy > Force Coefficient 创建 Drag Coefficient
2、翼型上压力系数与实验值比较
右键选择模型树节点 Tools > Tables ,点击弹出菜单项New Table > File Table 打开数据文件aero_exp.xy
创建XY Plot,设置Y轴为Pressure Coefficient,并添加导入的试验数据进行比较。
选中模型树节点Tools > Field Function > Pressure Coefficient ,如下图所示设置参考密度与参考速度
2.6 进行计算
3 计算结果
注:试验数据取自文献Cook, P.H., M.A. McDonald, M.C.P. Firmin “Aerofoil RAE 2822 - Pressure Distributions, and Boundary Layer and Wake Measurements Experimental Data Base for Computer Program Assessment”, AGARD Report AR 138, 1979
” 注:本案例取自STAR CCM 随机文档。
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