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非结构网格跨管道斜坡的超音速流动
此算例包含以下方面:
针对此相关问题建立模型
读入一个单域的非结构网格,从而建立一个CFD-FASTRAN模型
设置流体参数例如分子量等
为定常模拟设置流场的初始值
为超音速内流设置合适的边界条件
基于嵌套网格建立一个Chimera问题
设置解的迭代
选择一个合适的时间积分格式并设置CFL数
此算例将模拟管道中跨斜坡的超音速流动
计算区域如图1所示
算例中采用三维模型,但是流动本质上是二维的
流场特征表现为由于尖劈使得超声速流动方向改变而产生的斜激波
自由来流的马赫数为2.0
自由来流的温度是300K,来流压力为101300Pa
启动CFD-FASTRAN的图形用户界面:
选择文件-打开,打开ramp.DTF 文件,点击确认出现下图。
点击“OK”,计算模型的轮廓出现在可视化图形窗口中。
选中控制面板的问题类型栏(PT,如图示):
由于我们求解问题使用到非结构网格,所以在PT栏下除了默认第一项被选中外,还应该选中Polyhedral-Mesh Solver(Poly)。
选中控制面板的模型选项栏(MO),在这里可以设置全局和流动参数。
在Title栏输入:Supersonic flow past a ramp in a channel
选择Flow分栏设置流动参数:选择理想气体以及求解无粘欧拉方程,参数保持默认
选择控制面板的VC栏设置体条件:
在左下方的窗口选中所有的体,并在控制面板(Properties)将其设置为: Fluid
选择控制面板的BC栏设置边界条件:
设置对称边界条件:
在监视器窗口(左下方)中按住CTRL选中zone1的patch#1, patch#2,patch#8。如图示:
将其边界类型设置为:symmetry,然后点击应用。
在监视器窗口(左下方)中选中zone1的patch#3,将其边界类型设置为:Inflow-Outflow
具体参数设置如下图所示:
接下来设置出口边界条件:在监视器窗口(左下方)中选中zone1的patch#7
将其边界类型设置为:Outlet,并选择Extrapolated(外推)边界子类型。
点击应用。选中控制面板的IC栏设置初始条件:
在第一个下拉菜单选择“For All Volume”,具体参数设置见下图:
设置完毕后点击应用(Apply)。
设置下一项,选中控制面板的SC设置解的条件:
这里可以设置求解的时间和空间格式以及一些输出属性等。控制栏(control)具体设置如下:(其中包含迭代步数以及迭代过程中CFL数的变化)
空间格式栏(spatial)中选择高阶的Roe的FDS通量差分格式,并选择Barth限制器,其余参数保持默认即可:
求解器中,选择ILU-SGS的隐式格式参数保持默认即可。
其余两项(Relax,Adv)保持默认。
选中Out栏设置解的输出:
每二十五步输出一个文件,后一个结果将覆盖前一个结果(Same File)。
其它三个分栏保持默认不变。
最后进入运行栏(Run),下拉菜单选择串行还是并行计算,设置完成后点击“Start Simulation”
并且选择“Submit Job Under Current Name”将原文件备份。
在Run菜单里可以点击“View Residuals”来观察残差曲线。“View Output”为文字输出
残差曲线如下:
我们希望残差可以下降三到五个量级,具体要求用户可以自己制定。
计算结果可以用CFD-VIEW打开:
流场最大马赫数为:2.001 最小马赫数为:1.079
此算例到此结束。
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