二维喷管曲面网格划分及数值计算

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成绩流动与传热数值计算二维喷管曲面网格划分及数值计算学生姓名范健学学号17106051班级热能10-4班 二维喷管曲面网格划分及数值计算中国矿业大学（徐州）221116范健学【摘要】：采用ANSYS14.5软件对二维喷管进行非结构面网格划分，设定一定的边界条件，通过FLUENT14.5，生成速度标量，静温云图，压力云图，流线图，用以分析一定边界条件下的相关参数的分布。可用于对其他的二维喷管模型的分析。[Abstract]:TheANSYS14.5softwarefortwo-dimensionalnozzleunstructuredsurfacemeshing,settingcertainboundaryconditions,throughFLUENT14.5,generatespeedscalar,statictemperaturecontours,pressurecontours,flowchart,withtheundercertainboundaryconditionsinordertoanalyzethedistributionoftherelevantparameters.Canbeusedforothermodelsofthetwo-dimensionalnozzle.关键词：边界层，数值仿真，缩放喷管，FLUENT数值模拟1.引言拉瓦尔喷管是火箭发动机和航空发动机最常用的构件，由两个锥形管构成，如图一所示，其中一个为收缩管，另一个为扩张管。拉瓦尔喷管是推力室的重要组成部分。喷管的前半部是由大变小向中间收缩至一个窄喉。窄喉之后又由小变大向外扩张至箭底。箭体中的气体受高压流入喷嘴的前半部，穿过窄喉后由后半部逸出。这一架构可使气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至跨音速。所以，人们把这种喇叭形喷管叫跨音速喷管。 2.2.网格图管道数据：喷管全长（mm）喷管直径（mm）喉部直径（mm）23006003003.相关方程首先对工质做出如下假设：2.2工质为理想气体。2.3气流一维定常流动。2.4次过程是绝热等熵过程。即假设气体流动中与外界没有热交换，没有功交换，也没有质量交换，亦不考虑黏性的影响。取连续方程式的对数的微分，得：对于非黏性气体沿微元流管定常流动，如果经过dx后气体流速增加dv、压力增加dp，则由动量方程得: 由声速公式可得：以及：取完全气体状态方程的对数微分，得：将以上方程联立，可得：4.求解设定：Pressure-inlet:GaugeTotalPressure：101325Pa.Supersonic/InitialGaugePressure:9000Pa.Temperature:300K.Pressure-outlet:GaugePressure:3738.9.Temperature:300K.其他条件按照默认设置，采用FristOrderUpwind算法，取continuity=1e-05，迭代次数取2000次对模型第一次求解。模拟结果： 在迭代计算2000次后结果收敛。云图如下：速度标量静温云图 压力云图流线图 5.结束语通过对二维喷管网格的划分和数值模拟，得到相关的速度标量云图，静温云图，压力云图，流线图，观察图的特点，可以定性的分析出缩放喷管在喉部速度达到最大值，静温和压力达到最小值。还有问题可以进一步深入研究：改变边界条件，分析不同边界条件下，缩放喷管的速度，静温，压力的分布有何改变！参考文献：[1]《工程流体力学》第二版郭楚文李意民陈更林著中国矿业大学出版社。[2]《ANSYSICEMCFD从入门到精通》丁源王清著清华大学出版社。