1 问题描述

计算模型如下图所示。

案例几何模型是在0.21马赫的自由空气流中的一个 NACA型轴对称进气道。在到达发动机表面之前，由进气口捕获的流体被迫进入S型弯管。

注意：为了减少网格数量，案例中没有生成边界层网格，因此计算结果基本上是无粘模拟得到的结果。

案例为了演示在STAR-CCM 中如何将分离的网格截面“融合”为连续网格，已事先在三个单独的非一致截面中创建网格。

尽管网格过于粗糙，但模拟结果与S型风管壁上压力的实验数据相比，仍具有良好的可比性。本进气示例使用的网格基于NASA的S型进气管路网格。

2 STAR CCM 设置

2.1 导入网格

导入的计算网格如下图所示。

2.2 处理网格与边界

三个区域目前是不连续的，需要对计算网格进行处理，以便于数据能够在不同的区域之间传递。STAR CCM 中有两种方式对这类网格进行处理：

1、创建Internal Interface

2、融合区域与边界

两个方式各有其应用场合。如果后期需要对网格进行处理，则可以选择创建interface，若后期无需对网格进行操作，则可以融合区域。本案例采用融合区域的方式进行处理。

注意：很多时候可使用Fuse Adjacent Boundaries选项对边界进行融合。但在此例中，默认的容差不适用于所有要融合的边界，所以稍后完成边界融合操作。

现在计算区域已合并，还需要融合当前分隔区域的相邻边界。

注：边界选择的顺序可能影响融合操作的结果。融合边界时，STAR-CCM 会试图采用选择的第二个边界，并将其投影到第一个边界上。因此，在确定要选择进行融合的边界顺序时，应先选择具有精细网格的边界。此操作让 Simcenter STAR-CCM 将粗糙的边界投影到精细的边界，以提高网格的效果。如果要按相反的顺序（将精细的边界映射到粗糙的边界）选择边界，可能会失败，因为场景中只会显示融合的边界部分。

2.3 选择物理模型

2.4 设置材料参数

2.5 设置边界条件

本案例中，来流马赫数为0.21 Ma，自由流压力98258.18 Pa，温度300 K。使用默认参考压力101325 Pa，因此自由流表压为-3066.82 Pa。

2.6 设置初始条件

2.7 定义场函数

2.8 求解计算

3 计算结果

注：Input Parts选择Port Wall，这样得到的就是平面与Port Wall边界的交线。

注：实验数据来自于Fluid Dynamics Panel Working Group 13. 1991. “Air Intakes for High Speed Vehicles”, Agard Advisory Report 270, pp. 139-162.10.

计算结果与实验值吻合较好。