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CFD 仿真案例

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LESFoil2023-06-22

算例说明

    LESfoil是一个大涡模拟(LES, Large Eddy Simulation) 的算例,用于研究翼型的湍流流动,如脱落涡,分离流和再附着,这类研究对于飞机机翼,叶轮机械的叶片以及其他涉及翼型的应用至关重要。

    下图为LESfoil的二维翼型结构[1],其中:1.层流边界层 2.层流分离泡 3.转捩区域 4.湍流边界层 5.分离点 6.分离区 7.尾迹区域。三维结构上,展向区域为12%的弦长,弦长为1m。

Lesfoil_geo.jpg

图1: 几何与物性参数

工况条件

   远场边界:来流攻角:13.3°,雷诺数:2.1*10^6(弦长),流动马赫数:0.15

计算网格

   可压求解器:计算域为半径为50倍弦长的圆形,总网格量为423984(展向6个网格)

image.png


图2:  计算网格总览


    不可压求解器:计算域为半径为5倍弦长,总网格量为594732(展向12个网格)

image.png

        图3:  计算网格总览

求解配置

  • 采用Dimaxer四代求解器进行5阶精度求解,5阶精度每个六面体单元对应125个求解点计算物理时间0.2s,以弦长为特征长度,流动超过10个周期,均匀初场

  • 可压求解器:结果文件包含瞬时场和平均场,计算耗时为320GPU小时(42.4W网格)

    不可压求解器:结果文件只包含瞬时场,计算耗时为300GPU小时(59.4W网格)

结果分析

     翼型表面分离涡

LesFoil.gif



图5: Q准则动态

    翼型表面压力系数与实验结果对比



Lesfoilfig.png

图6: 压力系数对比

总结

    Dimaxer可压和不可压求解器在求解LESfoil算例中,展示出了高效性与准确性,在叶片表面压力系数的对比上,与实验结果一致。

参考文献

[1] Dahlstrom S, Davidson L. Large eddy simulation of the flow around an airfoil[C]//39th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2001: 425.





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