1 简介
在一些CFD工程应用中（如机翼、风力机、船舶及涡轮机叶片），边界层转捩流动的模拟非常重要。
本教程中包括：
模型可压缩流动（使用理想的气体密度法则）
设置外部流量的边界条件
使用Transition SST湍流模型
使用全多重网格（FMG）初始化来获得更好的初始值
对结果进行后处理，并将其与实验数据进行比较
2 问题描述
本案例所考虑的翼型弦长1 m，分别计算攻角为13.1°情况下的流场分布（对应雷诺数分别为2.07e6）。模型几何如下图所示。
计算采用2D模型，翼型的头部为坐标原点，计算域尺寸为X方向-18 m~25 m，y方向尺寸为-18 m ~ 21.56 m，划分全四边形网格，总数量约为65536个计算网格。
注意：对于本案例计算，由于采用SST K-omega模型，因此要求壁面位置y+≈1
3 Fluent设置
3.1 启动Fluent
启动Fluent，激活Double Precision选项，点击OK按钮进入Fluent
利用菜单File → Read → Mesh…，读取计算网格文件a_airfoil.msh
计算网格如下图所示。
3.2 Materials设置
双击模型树节点Materials > Fluid > air，打开材料设置对话框
修改Density为ideal-gas
点击按钮Change/Create修改材料参数
注：选择材料密度为ideal-gas后，软件自动开启能量方程。
3.3 Models设置
双击模型树节点Models > Viscous，弹出湍流模型选择对话框
选择Transition SST(4 eqn)湍流模型
注：Transition SST模型基于SST k-omega模型而开发的，额外添加了两个用于求解转捩过程的方程，计算量要比SST模型大。
3.4 Boundary Conditions
双击模型树节点Boudnary Conditions，右侧面板中点击按钮Operating Conditions…
在弹出的对话框中，设置Operating Pressure为59607.1
双击模型树节点Boundary Conditions > inlet，弹出压力远场条件设置对话框
设置Gauge Pressure为0 Pa
设置Mach Number为0.15
设置X-Component of Flow Direction为0.97398
设置Y-Component of Flow Direction为0.22665
设置Intermittency为1，设置Turbulent Intensity为1 %，设置Turbulent Viscosity Ratio为15
切换至Thermal标签页，设置Temperature为273 K
点击OK按钮关闭对话框
双击模型树节点Boundary Conditions > outlet，弹出压力出口条件设置对话框
设置Intermittency为1，设置Turbulent Intensity为1 %，设置Turbulent Viscosity Ratio为15
切换至Thermal标签页，设置Temperature为273 K
点击OK按钮关闭对话框
3.5 Method设置
双击模型树节点Solution > Methods，右侧面板中设置Scheme为Coupled
激活选项Pseudo Transient
3.6 Controls设置
双击模型树节点Solution > Controls，右侧面板中进行如图所示参数设置
3.7 初始化
双击模型树节点Solution > Initialization，右侧面板选择Compute from为inlet
点击按钮Initialize进行初始化
3.8 FMG初始化
TUI窗口输入命令/solve/initialize/fmg-initialization yes进行FMG初始化
TUI窗口信息如下图所示。
3.9 Reference Value设置
双击模型树节点Reference Values，右侧面板中设置Compute from为inlet，软件自动根据入口条件设置合适的参考值
3.10 开始计算
双击模型树节点Run Calculation，右侧面板中设置Number of Iterations为2000
点击按钮Calculate开始计算
4 后处理
4.1 各种云图查看
查看马赫数分布
压力分布
转捩分布
4.2 曲线图
壁面摩擦系数
与实验结果对比，如下图所示。
压力系数分布
5 进一步验证
改换SST k-omega模型进行计算，然后与转捩模型及实验数据进行比较。
壁面摩擦系数比较
压力系数比较
文件链接：https://pan.baidu.com/s/1nuHg6KT 密码：66du
参考文献：
Chaput, E., “Chapter 3: Application-Oriented Synthesis of Work Presented in Chapter II”, Notes on Numerical Fluid Mechanics, Vol. 58, Vieweg Braunschweig, Wiesbaden, 1997, pp. 327-346 Langtry, R.B. and Menter, F.R., “Transition Modeling for General CFD Applications in Aeronautics”, AIAA 2005-522.
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道