Cómo la fluidez simula un ángulo de ataque de cero litros
Sin embargo, después de dos semanas de contacto, descubrí que lo que había dominado era solo un modelo común y corriente. Si realmente se trata de aerodinámica, es difícil.
Para resumir los resultados de aprendizaje de las últimas dos semanas:
Simplificar el modelo
La simplificación del modelo es muy importante, relacionada con la división de la malla y tiempo de solución y, por lo tanto, afecta la precisión del cálculo. El autor cree que debería simplificarse basándose en su propia experiencia práctica. Por ejemplo, si una persona que no entiende el diseño de aviones le da un modelo de avión, puede simplificar las alas y convertirlas en placas planas. Por supuesto, esto es una broma. Según el autor, todos los drones expuestos hasta ahora tienen formas de fuselaje similares. Por eso creo que es necesario simplificar el fuselaje, pero la conexión entre el fuselaje y las alas es aún más importante. Guárdelo en un lugar seguro. Sin embargo, la simplificación no puede ser demasiada. Es necesario aumentar adecuadamente el área de barlovento de algunos complementos externos. Debido a la interferencia y la resistencia parásita durante el vuelo real del UAV, el autor no puede garantizar que pueda calcularlo con tanta precisión.
Selección del solucionador
Actualmente no sé mucho sobre este aspecto, así que registraré algunos puntos primero.
Calcula el número de Reynolds en función de las características de velocidad y tamaño del objeto para determinar si el flujo de aire que fluye a través de él es turbulento o laminar. Se debe considerar la viscosidad del aire. Leí en un libro que debido a que se ignoraba la viscosidad del aire, los resultados calculados diferían aproximadamente un 8% de los resultados reales. También está la cuestión del ángulo de ataque. En FLUENT, el problema del ángulo de ataque del flujo entrante se convierte en un vector de velocidad, es decir, lo pasivo se convierte en activo, lo cual no es difícil de entender. Sin embargo, las veces anteriores, la resistencia fue negativa. Después de buscar en Baidu, dijeron que se debía a que el vector de fuerza estaba configurado incorrectamente. Puedes dibujar un triángulo vectorial tú mismo y pensar en ello.
Malla
Antes, el autor ha estado usando el divisor que viene con el banco de trabajo para dividirlo. Como puedes imaginar, para objetos simples esto es suficiente. Pero para los UAV, el autor tiene valores residuales divergentes debido a problemas de red. Como resultado, el coeficiente de sustentación-arrastre cambia positiva y negativamente a medida que cambia el número de pasos de iteración, y el valor aumenta en más de 10,000 veces. Uno puede imaginarse. Actualmente estoy aprendiendo icem (cuanto más aprendo, más ignorante me siento) y espero poder dibujar cuadrículas a voluntad pronto.
Tiempo de solución
De hecho, cuanto mayor sea el tiempo de solución, más precisa será, porque todo el mundo conoce la convergencia y la divergencia. Algunos cálculos se pueden utilizar cuando se alcanza un determinado valor de error y solo es necesario observar su convergencia. Algunos resultados no son precisos a medida que aumenta el tiempo de solución. Esto se debe a problemas de precisión de la computadora.
5. Volumen del campo de flujo
El autor también tiene un profundo conocimiento de esto. Primero, el volumen del campo de flujo es aproximadamente 10 veces el tamaño del objeto que se está calculando. Pero después de leer el libro, descubrí que el tamaño del área del campo de flujo también afecta la precisión de la solución. Puedes pensar en cuánto cambia el flujo de aire circundante con un 787 volando en el aire, por lo que en el caso de la computadora NB, cuanto más grande, mejor, y la cuadrícula puede cambiar de densa a escasa con el tamaño.
Después de estudiar el mallado de icem esta semana, finalmente puedo dibujar una mejor malla de capa límite para el perfil aerodinámico. Pero todavía hay un pequeño problema, es decir, el mapeo de malla del borde de ataque del perfil aerodinámico no es ideal y la importación del archivo de malla a fluida siempre falla. (Más tarde se descubrió que el borde de ataque del perfil aerodinámico no tiene nada que ver con las líneas).
El método de mallado de Icem es realmente abstracto y nunca he tocado el mapeo o la topología. Pero ahora casi entiendo que para entidades tridimensionales, el bloque representa la distribución de la cuadrícula de un área determinada.
Guardar archivos:
No tengo la buena costumbre de ahorrar dinero al dividir. Si la computadora falla, existe una cierta posibilidad de que falle al dividir el formato de cuadrícula, así que asegúrese de desarrollar este hábito, que también hará que el análisis posterior sea más rápido.
Calidad de la cuadrícula:
Una buena calidad de la malla significa que los resultados de este análisis son altamente creíbles (después de todo, es un análisis de simulación y habrá errores), por lo que es necesario Clasifique su propia malla. Se requiere inspección estándar.
Control del número de cuadrícula
Después de dos semanas de especulación intermitente, el autor finalmente puede dibujar la malla de la capa límite de un ala simple.
Sin embargo, se descubrió otro problema: la distribución de los nodos de la red. En términos generales, la malla de la capa límite está controlada por la función E #%%. Primero determine la cantidad de nodos en toda la línea objetivo, luego determine la tasa de crecimiento de la capa límite y luego determine el tamaño mínimo de nodo. La parte irrelevante generalmente está controlada por la función b #%%, es decir, la distribución promedio.
Al dibujar la malla de un modelo de análisis, primero se debe determinar cuánto control necesita la malla, lo cual está determinado por la configuración del ordenador. Debido a que el autor no es una persona rica, los nodos de la red generalmente se controlan por debajo de 500.000. Luego determine si se necesita una malla de capa límite y cuántas capas se necesitan. Porque esta parte de la cuadrícula es difícil de calcular. La distribución de los nodos de la cuadrícula se determina mediante suma, resta, multiplicación y división.
Malla tetraédrica
El autor rápidamente entró en contacto con el método de dibujo de malla tetraédrica. Este método de dibujo se originó en el artículo sobre análisis aerodinámico de drones que había visto antes. Uno de los estudiantes utilizó una malla tetraédrica y una capa límite de 5 capas de espesor. Después de los cálculos de hoy, descubrimos que la calidad de la red es difícil de controlar y la velocidad de generación es lenta. Pero se puede importar directamente a fluent sin conversión.
La distorsión del modelo de cálculo de flujo resulta cuando hay un ángulo de ataque
Durante este período hemos estado tratando de usar fluido para resolver el problema del ángulo de ataque del flujo entrante, pero los resultados no son muy diferentes de aquellos sin el ángulo de ataque. La diferencia carece por completo de credibilidad. El análisis actual está relacionado con estos factores:
Calidad de la malla
Número de capas límite
Configuración incorrecta del solucionador (eso es todo)
Selección del modelo de resolución de modelos de aviones
En la actualidad, todos los problemas relacionados con la cuadrícula finalmente han llegado a su fin. Llevo más de dos meses aprendiendo con fluidez. Entre ellos, revisé {Introducción a la dinámica del aire y los gases} y leí muchos libros sobre fluidos y hielo. Ahora es posible dibujar una malla plana con cierto grado de dificultad, pero existe otro problema en la selección del modelo.
Debido a que todos los cursos son cálculos aerodinámicos para aviones subsónicos, se eligieron el solucionador de estabilidad de presión, el modelo de turbulencia de la ecuación de Spalart-Allmaras y la entrada de presión de campo lejano. El autor adopta un modelo de turbulencia con ecuaciones duales k-ε, velocidad de entrada y presión de salida.
Resumen de la primera fase
El autor ha estado utilizando icem fluent durante casi 4 meses. Hasta el momento, finalmente puede resolver el análisis aerodinámico de vehículos aéreos no tripulados con bajo número de Reynolds, así como de vehículos aéreos no tripulados con bajo número de Reynolds. algún tratamiento sencillo de posprocesamiento. Pero siempre siento que no debería llevar tanto tiempo. El análisis aerodinámico del dron se resume a continuación:
Nota: Es mejor guardar una copia de seguridad después de completar cada paso.
Modelo simplificado
Enumera algoritmos fiables (con comparación numérica en túnel de viento) y muestra similitudes con ellos.
El algoritmo de verificación incluye verificación de la independencia de la red, experimentos de cálculo Y+, coeficientes de momento de elevación y arrastre y comparación de la distribución de presión en una sección determinada, lo que permite errores dentro de un rango determinado.
Utilice la experiencia anterior, realice una comparación de cuadrículas y una iteración Y+, divida la cuadrícula (si la geometría es simple, divida la cuadrícula estructurada, si es compleja, es una cuadrícula no estructurada) y calcule la primera capa de tamaño de cuadrícula, intente controlar el número de cuadrículas dentro de un cierto valor crítico de acuerdo con la configuración del hardware.
En la etapa inicial del mallado, el dominio computacional es generalmente al menos 10 veces la longitud característica, y la entrada incompresible puede estar ligeramente más cerca del modelo.
Compruebe que el estándar de calidad de la cuadrícula 2*2*2 sea superior a 0,2 tanto como sea posible y que el ángulo sea superior a 18 grados tanto como sea posible. Es necesario alisar la malla.
Generalmente se utiliza la ecuación de turbulencia de Spalart-Allmaras, el gas viscoso ideal y el factor de relajación, y se ajustan tras prueba y error.
Actualmente la ecuación de continuidad no converge, pero si el coeficiente de sustentación-arrastre converge, los resultados pueden considerarse creíbles.
Postprocesamiento y comparación con la experiencia real. Importe el software de posprocesamiento ansys y extraiga los parámetros requeridos. (Fin de la primera etapa)
Resumen de las habilidades de uso de Icem
El autor tuvo muchas tareas durante este período, por lo que los modelos con los que entré en contacto fueron solo modelos de esquema simples, pero Descubrí que si quieres dibujar una cuadrícula de manera eficiente, a veces todavía tienes que usar tu cerebro (parece una tontería). En general, no te quedes con una rutina, como una tubería de agua extraña. Se pueden generar lugares no extraños mediante extrusión de malla, y será mucho más fácil dividir los lugares extraños en trozos.
Actualmente estamos probando un modelo de ala voladora. El autor primero lo dibuja usando una cuadrícula estructural. Después de muchos ajustes, cuando el número de mallas se mantiene en alrededor de 2 millones, la calidad de la malla es superior a 0,35, lo que se puede decir que es bastante buena.
Sin embargo, al autor le resultó difícil converger durante el proceso de solución. Después de intentar resolver el problema de la noche a la mañana, el número de pasos de convergencia fue de alrededor de 4000. El análisis puede deberse a los siguientes motivos:
El número de mallas excede la carga del ordenador, lo que resulta en un proceso de solución lento.
Este modelo incluye el fuselaje y el proceso es relativamente complicado.
El espacio de volumen entre mallas adyacentes es demasiado grande.
La distribución de los nodos de la rejilla en la pared no es razonable.
Las razones anteriores no se pueden verificar por el momento, por lo que el autor intentó dibujar una cuadrícula de campo no estructurada y controlar el número de cuadrículas (la solución no estructurada es más lenta con el mismo número de cuadrícula).