本验证案例计算收敛-扩散喷管内超声速流动。

参考文献：.H. Back, P.F. Massier, H.L. Gier. “Convective Heat Transfer in a Convergent-Divergent Nozzle”. Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 7, pp. 549-568, 1964

1 案例描述

本案例要计算的几何模型如图所示。

计算条件如表所示。

采用稳态计算，假设壁面温度为恒定，考虑模型的对称性，只计算3°几何。

2 Fluent计算

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent

2.1 General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板中保持默认设置

• 点击Scale…或Check按钮检查计算域尺寸

2.2 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Energy，点击弹出菜单项On，激活能量方程

• 鼠标双击模型树节点Models > Viscous，弹出的对话框中选择激活选项k-omega及SST以启用SST k-w湍流模型

注：SST k-omega常用于这种对边界层计算需求非常高的场合。

2.3 Materials设置

• 鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air，弹出材料属性设置对话框

• 设置Density为ideal-gas，其他参数设置如下图所示

2.4 Boundary Conditions

1、inlet设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Condtions > inlet，弹出参数设置对话框

• 进入Momentum标签页，如下图所示设置Gauge Total Pressure为1e6 Pa，设置Supersonic/Initial Gauge Pressure为999900 Pa

注：这里的表压需要认真对待，按实际情况填入表压。

• 切换至Thermal标签页，设置Total Temperature为825 k

2、outlet设置

• 鼠标双击模型树节点Boundary Condtions > outlet，弹出参数设置对话框

• 进入Momentum标签页，如下图所示设置Gauge Pressure为58515.5 Pa，湍流条件按图中所示参数设置

• 切换至Thermal标签页，设置Total Temperature为300 k

3、wall1与wall2

• 鼠标双击模型树节点Boundary Condtions > wall1 ，弹出参数设置对话框

• 切换至Thermal标签页，设置Temperature为413 k

• wall2边界采用相同设置

2.5 Methods设置

• 鼠标双击模型树节点Solution > Methods，右侧面板中设置Scheme为Coupled，其他参数保持默认设置

注：Coupled算法收敛性较好，不会每步计算消耗内存比较大。

2.6 Controls设置

• 鼠标双击模型树节点Solution > Controls，如下图所示设置右侧面板中的参数

2.7 Initialization

• 右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize完成初始化

2.8 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置参数Number of Iterations为1000，点击按钮Calculate开始计算

3 计算结果

• 计算速度分布

• 压力分布

4 结果验证

计算结果验证在CFD-Post中完成，具体过程不详述。

定义Expression：

pressure ratio = p / 1000000

X/l = x/0.150495

图形中比较结果。

链接: https://pan.baidu.com/s/1lDI3PBVxGvAi9mK-X-6nXg

提取码: ndcq

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道