FLUENT火炮射击产生冲击波模拟

本教程演示了如何使用基于密度的模型模拟火炮射击产生的冲击波。计算域中燃烧室将充满1000000Pa高压的空气，模拟高压气体释放过程。

 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 19.2→Workbench命令，启动Workbench 19.2，进入ANSYS Workbench 19.2界面。

（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）选项，即可在项目管理区创建分析项目A。

 2     导入几何体 

（1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入cad几何体文件。

 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）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Inflation，boundary选择炮管内壁，在Maximum Layers中输入4。

（3）右键单击模型树中Mesh选项，依次选择Mesh→Insert→Sizing，Geometry选择炮管内部区域，Element size输入1.5e-3。

（4）设置网格尺寸为6e-3。

（5）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。

（6）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。

（7）右键选择计算域左侧出口，在弹出的快捷菜单中选择Create Named Selection，弹出Selection Name对话框，输入名称outlet，单击OK按钮确认。

（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     定义模型 

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入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Transient，在Type中选择Density-Based。

（3）在模型设定面板Models中双击Energy按钮，弹出Energy（能量模型）对话框，勾选Energy Equation，单击OK按钮确认并关闭对话框。

（4）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Model（湍流模型）对话框，在Model中选择SST k-omega(2 eqn)，单击OK按钮确认并关闭对话框。

 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。Density选择ideal-gas，单击Change/Create按钮并关闭Fluent Database Materials对话框。

 6     设置操作条件 

（1）单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Cell Zone Conditions面板。单击Operating Conditions按钮弹出Operating Conditions对话框，勾选Specified Operating Density，单击OK按钮并关闭对话框。

 7     边界条件 

（1）在边界条件面板中，双击outlet弹出边界条件设置对话框。保持默认值，单击OK按钮确认退出。

 8     初始条件 

（1）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Hybrid，单击Initialize按钮进行初始化。

（2）单击主菜单中Setting Up Physics→Adapt→Mark/ Adapt Cells→Region按钮，弹出Region Adaption对话框。

在X Min中输入2.365，X Max中输入2.5，Y Min中输入-0.07，Y Max中输入0.07，单击Mark按钮确认。

（3）在初始化设置面板，单击Patch按钮，弹出Patch对话框，在Variable中选择Pressure，Value中填入1000000，Zones to Patch中选择炮膛燃烧室，单击Patch按钮。 

 9     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5e-07，在Number of Time Steps中输入10000，单击Calculate开始计算。

 10     结果后处理 

（1）双击A6栏Results项，进入CFD-Post界面。

（2）单击任务栏中 （云图）按钮，弹出Insert Contour（创建云图）对话框。输入云图名称为“Press”，单击OK按钮进入云图设定面板。

（3）在Geometry（几何）选项卡中Locations选择Symmetry 1，Variable选择Pressure，单击Apply按钮创建压力云图。

（4）创建云图“Vec”，在云图设定面板Geometry（几何）选项卡中Locations选择Symmetry 1，Variable选择Velocity，单击Apply按钮创建速度云图。

本篇文章来源于微信公众号: 南流坊