翼型摆动cfd模拟.docx
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翼型摆动cfd模拟
翼型摆动CFD模拟
陆面体CFD之道
1、项目概述
而嵌套网格技术已经被广泛应用于各种空气动力学模型,如旋翼飞行器、翼型摆动等的振动和噪声控制分析。
其能较好的分析振荡翼型运动,诸如大幅度偏转运动等。
本项目采用openfoam软件,根据naca0012模型模拟运动中的翼型偏转,利用嵌套网格技术生成单独的翼型贴体网格(如图3所示),对大尺度的运动网格进行cfd模拟。
2、模型简化
模拟项目采用NACA0012翼型,如下图所示:
图1. 翼型几何模型
3网格划分
使用snappHexMesh工具对几何模型进行网格划分,网格为嵌套网格(如图3),分为背景网格和翼型贴体网格。
网格具体信息参数如下表1、表2所示:
表1背景网格信息参数
表2翼型贴体网格信息参数
4物性参数
分析所涉及流场介质为空气,其相关物性参数如表3所示。
表3物性参数
5边界条件
自由流的流速(Air)设定为102m/s,分析对象为低马赫数,空气选用不可压缩介质,密度为1kg/m3,湍流模型选用kOmegaSST模型,初始边界条件设置如下表4所示:
表4初始边界条件设置
6、openfoam求解器设置
本项目为求解摆动翼型流场,湍流模型选用kOmegaSST,需分别设置对应fvSchemes离散方法,fvSolution方程求解方法,指定场函数setFieldsDict,动网格运动参数及求解控制参数。
1.1 离散方法fvSchemes设置
ddtSchemes//时间离散格式,该项目瞬态计算采用欧拉离散Euler
{
default Euler;
}
gradSchemes//梯度离散,采用高斯方法,有界线性插值,为二阶离散
{
default cellLimitedGausslinear1;
}
divSchemes//散度离散,对流项U采用带限制器高斯线性插值,为二阶离散,k、epsilon采用高斯迎风格式,为一阶离散。
{
defaultGausslinear;
div(rhoPhi,U)GausslinearUpwindVgrad(U);
div(phi,alpha)GaussvanLeer;
div(phirb,alpha)Gausslinear;
div(phi,k)Gaussupwind;
div(phi,epsilon)Gaussupwind;
div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U)))))Gausslinear;
}
laplacianSchemes//拉普拉斯项离散,扩散项及压力方程离散均采用高斯理论线性插值,并带有正交修正
{
defaultGausslinearcorrected;
}
interpolationSchemes//插值格式,默认线性插值
{
defaultlinear;
}
snGradSchemes//梯度法向分量,默认带有非正交修正
{
defaultlimited1;
}
oversetInterpolation//嵌套网格插值格式
{
method inverseDistance;
}
wallDist
{
methodmeshWave;
}
1.2 方程求解方法fvSolution设置
solvers
{
cellDisplacement
{
solver PCG;
preconditioner DIC;
tolerance 1e-06;
relTol 0;
maxIter 100;
}
p
{
solver PBiCGStab;
preconditioner DILU;
tolerance 1e-6;
relTol 0.01;
minIter 2;
}
pFinal
{
solver PBiCGStab;
preconditioner DILU;
tolerance 1e-6;
relTol 0;
minIter 2;
}
"(U|k|epsilon|omega)"
{
solver PBiCGStab;
preconditioner DILU;
tolerance 1e-8;
relTol 0.0;
minIter 2;
}
"(U|k|epsilon|omega)Final"
{
$U;
tolerance 1e-8;
relTol 0;
minIter 2;
}
}
PIMPLE
{
momentumPredictor true;
correctPhi false;
oversetAdjustPhi false;
nOuterCorrectors 1;
nCorrectors 3;
nNonOrthogonalCorrectors2;
ddtCorr true;
checkMeshCourantNo yes;
}
relaxationFactors
{
fields
{
}
equations
{
".*" 1;
}
}
1.3 域设置
defaultFieldValues
(
volScalarFieldValuezoneID123
);
regions
(
cellToCell
{
setc0;
fieldValues
(
volScalarFieldValuezoneID0
);
}
cellToCell
{
setc1;
fieldValues
(
volScalarFieldValuezoneID1
);
}
);
1.4 动网格参数设置
dynamicFvMesh dynamicOversetFvMesh;
dynamicOversetFvMeshCoeffs
solver multiSolidBodyMotionSolver;
multiSolidBodyMotionSolverCoeffs
{
movingZone
{
solidBodyMotionFunctiontabulated6DoFMotion;
CofG (0.33-0.50);
timeDataFileName"$FOAM_CASE/constant/6DoF.dat";
}
}
1.5 求解控制参数设置
application pimpleDyMFoam;
startFrom startTime;
startTime 0;
stopAt endTime;
endTime 10;
deltaT 0.01;
writeControl runTime;
writeInterval 0.2;
purgeWrite 0;
writeFormat ascii;
writePrecision 10;
writeCompressionoff;
timeFormat general;
timePrecision 6;
runTimeModifiabletrue;
adjustTimeStep yes;
maxCo 4;
maxDeltaT 0.01;
functions
{}
7、结果分析
图4. 残差收敛曲线
10s内各时间段速度场如下图所示:
图5.10s内翼型摆动速度云图
10s内各时间段压力场如下图所示:
图6. 10s内翼型摆动压力云图
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