本案例模拟激波管内氢气瞬态流动，并利用解析解对计算结果进行验证。

计算模型如图所示，长度1m，截面积0.01 m2的激波管内，初始时刻管道被分隔为高压区域（压力50 MPa）与低压区域（压力10 MPa），之后将分隔物撤离，高压区域向低压区域运动过程中形成激波。利用解析解验证激波管轴线上压力及温度分布。

气体密度采用Aungier-Redlich-Kwong真实气体模型，采用瞬态计算气体流动。

• 3D、Double Precision方式启动Fluent

• 利用菜单File → Read → Case…加载case文件

• 双击模型树节点General，右侧面板如下图所示进行设置

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

• 右键选择模型树节点Models > Viscous，选择弹出菜单项Model > Inviscid采用无粘流动计算

• 新建材料hydrogen-new，如下图所示设置Density为real-gas-augier-redlich-kwong模型，其他参数如下图所示进行设置

• 设置Cp为piecewise-polynomial，弹出对话框中如下图所示分别设置温度为300-1000,1000-5000k时比热与温度的多项式函数关系

该方程原始形式为： 

式中：

这里建模的时候将计算域分解成了两个区域：fluid_hp及fluid-lp，方便进行初始化。其实也可以只创建一个计算域，然后用Patch进行初始化。

• 鼠标双击模型树节点fluid-hp，弹出对话框中确保Material Name为hydrogen-new

• 鼠标双击模型树节点fluid-lp，弹出对话框中确保Material Name为hydrogen-new

本案例没有边界条件需要设置。

• 鼠标双击模型树节点Initialization ，右侧面板选择Standard Initialization，点击按钮Initialize进行全域初始化

• 点击按钮Patch，弹出对话框中初始化fluid-hp的压力为 5e7 Pa，如下图所示

• 点击按钮Patch，弹出对话框中初始化fluid-lp的压力为 1e7 Pa，如下图所示

初始化后压力如图所示。

• 双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Time Step Size为5e-7 s，设置Number of Time Steps为120

• 点击按钮Calculate开始计算

计算完毕后z=0面上压力分布如下图所示。

• 创建中心线line-center

• 利用解析值验证中心线上的压力，如下图所示

• 利用解析值验证中心线上的温度，如下图所示

通过与解析值对比可以看出，Fluent计算结果能够较好的与解析值相吻合。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道