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计算条件设置方法及技巧

【摘要】:图5-87 入口边界条件设定图5-88 输入入口速度3.出口边界条件图5-89 出口边界条件设定图5-90 出口压力条件设置为0出口处采用速度压力出口边界条件,如图5-89所示。图5-92 地面无滑移边界条件设定图5-93 移动壁面边界条件设定6.计算域侧面和顶面边界条件计算域两个侧面和顶面采用滑移边界条件。因为这三个面是虚拟的计算域表面,与壁面边界条件不同,故不用计及摩擦力。

1.计算模型

依次选择[Space]>[Three Dimensional]、[Time]>[Steady]、[Material]>[Gas]、[Flow]>[Coupled Flow](列车运行速度较高,空气需视作可压缩气流,可采用耦合式求解方法)、[Equation of State]>[Ideal Gas]、[Viscous Regime]>[Turbulent]及[Turbulence]>[K-Epsilon Turbulence]。同时选择左侧“Optional Physics Models”中的Cell Quality Remedia-tion,选择该项可以在计算时自动纠正极少部分网格上效果不好的计算结果,保证计算的准确度。所选择的模型均被追加到右侧的[Enabled Physics models]中,如图5-85所示。

选择树形菜单项[Physics 1]>[Models]>[Gas]>[Air]>[Material Properties]>[Dynamic Viscosity],在其属性栏“Method”项中选择“Sutherland’s Law”,如图5-86所示。

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图5-85 所选择的模型

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图5-86 选择Sutherland’s Law

2.入口边界条件

入口处采用速度入口边界条件,如图5-87所示。选择[Region1]>[Boundaries]>[inlet]属性栏“Type”项中的“Velocity Inlet”项,如图5-88所示。输入入口速度,在[Re-gion1]>[Boundaries]>[inlet]>[Physics Values]>[Velocity Magnitude]>[Constant]属性栏“Value”项中输入97.2m/s。

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图5-87 入口边界条件设定

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图5-88 输入入口速度

3.出口边界条件

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图5-89 出口边界条件设定

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图5-90 出口压力条件设置为0

出口处采用速度压力出口边界条件,如图5-89所示。选择[Region1]>[Boundaries]>[outlet]属性栏“Type”项中的“Pressure outlet”项,如图5-90所示。保持[Region1]>[Boundaries]>[outlet]>[Physics Conditions]和[Region1]>[Boundaries]>[outlet]>[Physics Values]的设置不变,出口压力设定为大气压力,即相对压力[Region1]>[Boundaries]>[outlet]>[Physics Values]>[Pressure]>[Constant]设置为0Pa。

4.车体壁面边界条件(www.chuimin.cn)

如图5-91所示,选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[head]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification]属性栏“Method”项中的“No-Slip”项,将车体壁面设定为无滑移边界条件,以模拟列车表面的摩擦力。

设置好“head”边界后,通过复制和粘贴“head”的设定,完成其他车体结构,如middle、tail、fengdang-1、fengdang-2等边界壁面条件的设定。

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图5-91 车体表面边界条件设定

5.地面边界条件

地面设置无滑移边界条件和移动壁面边界条件。

无滑移边界条件模拟地面与气流的摩擦作用,如图5-92所示,选择[Regions]>[Region1]>[Boundaries]>[ground]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification],修改属性栏中“Method”项为“No-Slip”。

地面采用移动壁面边界条件,以消除假设条件为来流吹袭、列车静止而引起地面附面层对列车气动性能计算的影响。设置地面移动速度与入口来流速度的大小和方向相同。如图5-93所示,选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[ground]>[Physics Conditions]>[Tangential Velocity Specification]属性栏中的“Method”项为“Vector”。修改[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[ground]>[Physics Values]>[Velocity]>[Constant],将属性栏中的速度也设置为97.2m/s,如图5-94所示。

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图5-92 地面无滑移边界条件设定

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图5-93 移动壁面边界条件设定

6.计算域侧面和顶面边界条件

计算域两个侧面和顶面采用滑移边界条件。因为这三个面是虚拟的计算域表面,与壁面边界条件不同,故不用计及摩擦力。

以side 1为例进行说明。side 2和top的设定与其相同。选择[Regions]>[Region 1]>[Boundaries]>[side 1]>[Physics Conditions]>[Shear Stress Specification],修改属性栏中“Method”项为“Slip”,如图5-95所示。

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图5-94 设定地面移动速度

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图5-95 计算域其他表面条件设定