本案例计算收敛扩散管内的正激波。

参考文献：F. M. White. Fluid Mechanics. 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., New York, NY. 518-531. 1994.

1 计算条件

本案例计算如下图所示的收敛扩散管内正激波分布情况。最大马赫数为2.2，在管道的扩散段形成正激波。计算并与解析解对比管内马赫数分布。

计算条件如下表所示。

注：不要再留言问边界条件怎么来的，对于任何模拟计算，边界条件都应该是已知的，要么用仪器测量，要么用公式计算。

2 Fluent设置

• 以2D、Double Precision模式启动Fluent

2.1 General设置

• 鼠标双击模型树节点General，右侧面板采用默认设置

注：不要问为什么不使用密度基求解器。没人敢说压力基求解器不可以用于超音速计算，这里只是不想用密度基求解器而已。

2.2 Models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

注：因为后面要用到理想气体，所以需要打开能量方程。采用层流计算，是为了与文献中的条件保持一致。

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

• 如下图所示，设置Density为ideal gas

• 设置Viscosity为1.7894e-5 kg/m-s

• 其他参数保持默认设置，点击按钮Change/Create修改参数

2.4 Boundary Conditions

1、inlet

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > inlet弹出设置对话框

• Momentum标签页设置Gauge Total Pressure为200000 Pa，Gauge Pressure为190000 Pa

注：不要问表压怎么来的，当然用压力表测量啊，还能怎么来呢。

• Thermal标签页设置Temperature为 500 K

2、outlet

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > outlet弹出设置对话框

• Momentum标签页设置Gauge Pressure为75000 Pa

• Thermal标签页设置Temperature为 300K

3、Top边界

• 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > top弹出设置对话框

• Thermal标签页设置Temperature为 328 K

4、bottom边界

• 与top边界条件相同，温度也为328 K

2.5 Methods

• 双击模型树节点Methods，右侧面板如下图所示设置Scheme为Coupled

2.6 Monitor

• 双击模型树节点Monitors > Residual，弹出设置对话框

• 如下图所示，设置所有变量的残差为1e-06

2.7 Initialization

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

2.8 Run Calculation

• 鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板如下图所示，设置Number of Iterations为5000

• 点击按钮Calculate开始迭代计算

3 计算结果

• 马赫数云图分布

• 中心线上马赫数分布

• 与实验值比较结果

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道