FLUENT机翼单向流固耦合模拟

本教程演示了机翼飞行过程中产生变形的单向流固耦合计算分析。

1 启动Workbench并建立分析项目

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Workbench命令，启动Workbench 2020，进入ANSYS Workbench 2020界面。

（2）分别双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）和Analysis systems→Static Structural选项，即可在项目管理区创建分析项目A（流体）和项目B（固体），将项目A的结果数据（A5）传递给项目B（B5）。

2 建立几何体

（1）双击Workbench A2栏的Geometry打开DesignModeler软件。

（2）导入机翼几何模型。

（3）通过草图，分别建立机翼外流场计算域和网格加密区域。

（4）在通过Extrude命令，拉伸生成三维的几何模型，并通过布尔运算生成机翼外流场计算域和网格加密区域。

3 划分网格

（1）双击A3栏Mesh项，进入Meshing界面，在该界面下进行模型的网格划分。

（2）分别右键选择边界，在弹出快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称farfield，wing和symm，单击OK按钮确认。

（3）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Size。Type选择body of influence，body of influence选择加密区域，element size填入8mm。

（4）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→inflation。Boundary选择机翼生成边界层。

（5）网格参数设置，在Element Size中输入50mm，在Quality中，Smoothing选择High。

（6）右键单击模型树中Mesh选项，选择快捷菜单中的Generate Mesh选项，开始生成网格。

（7）网格划分完成以后，单击模型树中Mesh项可以在图形窗口中查看网格。

（8）执行主菜单File→Close Meshing命令，退出网格划分界面，返回到Workbench主界面。

（9）右键单击Workbench界面中A3 Mesh项，选择快捷菜单中的Update项，完成网格数据往Fluent分析模块中的传递。

4 定义流体模型

（1）双击A4栏Setup项，进入Fluent界面。

（2）单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在SolverTime中选择Steady。

5 设置材料

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。将空气的Density修改为ideal-gas。

6 设置边界条件

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

（2）在边界条件面板中，设置farfield的边界类型为Pressure far-field。Gauge Pressure输入101300，单击OK按钮确认退出。

（3）设置Operating Pressure的数值为0。

7 初始条件
单击主菜单中Solving→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hyper Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

8 计算求解

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Time Step Size中输入0.005，Number of Iterations中输入400，单击Calculate开始计算。

9 设置结构材料

（1）双击B2栏Engineering Data项，进入B2：Engineering Data界面，在该界面下进行材料属性设置。

（2）在Outline of Schematic B2：Engineering Data窗口中，右键空白处选择Engineering Data Sources按钮，弹出的“ Engineering Data Sources”窗口，单击鼠标左键选择General Materials，在Outline of General Materials窗口中，选择Aluminum Alloy单击右侧的“+”号。