大弯度翼型绕流流场分析
目 录
1. 摘要................................................................................................................................1
2. 物理模型介绍................................................................................................................1
3. 前处理............................................................................................................................2
4. 求解设置........................................................................................................................3
4.1 启动 FLUENT.........................................................................................................3
4.2 模型设置 ..............................................................................................................3
4.3 添加材料 ..............................................................................................................4
4.4 边界条件设置 ......................................................................................................4
4.5 求解方法设置 ......................................................................................................6
4.6 流场初始化 ..........................................................................................................6
4.7 求解 ......................................................................................................................7
5. 后处理............................................................................................................................8
5.1 启动 FLUENT.........................................................................................................8
5.2 迭代残差曲线 ......................................................................................................9
5.3 矢量图显示 ........................................................................................................10
5.4 云图显示 ............................................................................................................10
5.5 涡量图 ................................................................................................................11
6. 总结..............................................................................................................................12
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1. 摘要
流体介质以一定的速度均匀流入，流体介质绕流会在绕流物尾部区域发展成为
复杂的流动。这是一个经典的流体力学问题，在雷诺数不同的情况下，回流涡的形
态会发生变化，可能出现分离涡。
水翼绕流是常见的流动现象，也是流体力学中的基础问题，设计边界层转捩、
流动分离、涡脱落及流固耦合作用等典型的流动现象。
不同的翼型类别（对称翼型和非对称翼型），其绕流之后的流场特征也有所不
同。本案例研究大弯度翼型 NACA74 系列的翼型绕流特征，即翼型最大弯度为弦长
的 7%。
通过基于势流理论的儒可夫斯基翼型变换分析可知，通过不同的型函数进行保
角变换，则会产生不同的翼型型线，进而流动分离点位置、流场特征也随之改变，
本案例则对大弯度翼型绕流流场进行计算分析。
图1 翼型几何参数
图2 翼型绕流流场
2. 物理模型介绍
研究对象为 NACA747a315 的水翼绕流，来流攻角为 0°，具体物理模型如下图
2
所示。现以 ANSYS18.0 作为计算平台，并以该翼型绕流流动结构为物理模型进行研
究。
本案例所模拟的是 NACA747a315 水翼绕流问题，其物理模型如图 3 所示，流体
计算域为 1.5c×10c×1.5c，其中水翼弦长为 100mm，其他相关参数如表 1 所示。
图3 模型示意图
表 1 模型参数
参数
值
翼型弦长，c
100mm
翼型弯度，最大弧高
7%
计算域，x×y×z
1.5c×10c×1.5c
来流速度，U
0
15 m/s
来流攻角，α
0°
关键区域网格尺度，𝛥𝑥=𝛥𝑦=𝛥𝑧
0.00062c
雷诺数，Re
c
13.4e5
3. 前处理
采用 ICEM 对大弯度 NACA74 翼型绕流流体计算域进行结构化网格划分，（为
充分捕捉近壁区流动结构，近壁区网格尺寸为特征长度的 0.1 倍）。如图 4 所示，网
格单元总数为 115 万，节点数为 110.4 万。
3
图4 计算域网格及翼型近壁区局部网格结构
将 ICEM CFD 划分完成的网格导出，存为 fluent.msh 文件。
4. 求解设置
4.1 启动 Fluent
双击 ANSYS18.0 Fluent，启动流体分析软件，如图 5 所示
图5 Fluent 启动界面及网格导入
4.2 模型设置
湍流模型选择：选用对流动分离及小尺度流动结构捕捉能力较好的分离涡湍流
模型，即 DDES。
树中【Model】→【Viscous】选择 DES 模型，其余保持默认，设置如图 6 所示。
