超音速喷气式发动机的喷嘴内超声速流动

一

案例介绍

该案例模拟了超音速喷气式发动机的喷嘴内超声速流动。

几何尺寸	材料参数	边界条件
D=1.524 m 后部引擎罩长度为3.5D	密度：理想气体 黏度：1.7894×10^-5 kg/m-s 导热系数：0.0242 W/m-K 分子量：113.2 比热根据温度而定	入口全压为551600 Pa 入口静压为127100 Pa 入口总温度为477.8 K 入口湍流强度为2 % 壁面温度为328 K 出口压力为2780 Pa

二

进行模型网格划分

▼此处我们采用了四边形网格，网格数量为30000。

三

Fluent设置

▼ 打开Setup，弹出Fluent登录界面进行设置，这里我们选用2D打开。

3.1General设置

▼ 这里我们采用稳态方式来进行求解，默认选用Steady。

3.2Models设置

▼ 这里我们使用k-epsilon(2 eqn)模型，然后选择Realizable，选择壁面增强函数，其他设置按图中操作。

3.3Materials设置

▼ 密度选用理想气体密度，比热为piecewise-linear，其他按图中设置。

▼ 这里温度填写205.6 K，其他按图中设置。

3.4边界条件设置

▼ 打开inlet，将全压和静压按图中设置，湍流强度为2%，水力直径为0.01524 m。

▼ 切换到Thermal，将总温度设置为447.8 K。

▼ 打开outlet，将压力设置为2780 Pa，其他按图中设置。

▼ 切换到Thermal，将回流的总温度设置为328 K。

▼ 打开cowl，将温度设置为328 K。

▼ 打开afterbody，将温度设置为328 K。

3.5Methods设置

▼ 在求解方式中Scheme设置为Implicit。

3.6Controls设置

▼ 库朗数设置为50，松弛因子按图中设置。

3.7Run Calculation设置

▼ 这里迭代步数我们设置为500。

四

CFD-POST后处理

▼ 得到如下压力云图。

▼ 得到如下速度云图。

▼ 得到如下温度云图。

▼ 在模拟求解值与实验值下对比压力值。

▼ 在模拟求解值与实验值下对比热通量。

参考文献：

H.B. Hopkins, W. Konopka, J. Leng, “Validation of scramjet exhaust simulation technique at Mach 6”, NASA Contractor Report 3003, 1979.

读书笔记

在欧拉－欧拉方法中，不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。由于一种相所占的体积无法再被其他相占有，故此引入相体积率（phasic volume fraction）的概念。体积率是时间和空间的连续函数，各相的体积率之和等于1。从各相的守恒方程可以推导出一组方程，这些方程对于所有的相都具有类似的形式。从实验到的数据可以建立一些特定的关系，从而能使上述方程封闭，另外，对于小颗粒流（granular flows）,则可以通过应用分子运动论的理论使方程封闭。

艺痴必精

没错，就是我

2019.02.23