BÁO CÁO NGHIÊN CỨU-CÁC THAO TÁC TỌA MÔ HÌNH TRÊN GAMBIT 2.0.4 VÀ TÍNH TOÁN TRÊN FLUENT 6.0

Để con trỏ ngay biểu tượng và nhấn nút phải chuột để hiện ra menu các lệnh vẽ đường.. Dùng tổ hợp phím Shift + nút trái chuột để chọn các điểm vẽ lệnh NURBS Điểm được chọn phải chuyển s

CÁC THAO TÁC TẠO MÔ HÌNH TRÊN

GAMBIT 2.0.4 VÀ TÍNH TOÁN TRÊN FLUENT 6.0

A- TẠO MÔ HÌNH CÁNH TRÊN GAMBIT 2.0.4

Bước 1: Tạo các điểm để vẽ mô hình tính

Tạo các điểm tọa độ của biên dạng cánh:

(100;0) (60;-11)

(40;-13) (15;-10)

(0;0)

(15;10) (40;13)

(60;11) Các điểm tọa độ trên biên dạng cánh

Tạo các điểm tọa độ xác định vùng không gian khảo sát:

1 Chọn biểu tượng tạo cấu trúc hình học

2 Chọn biểu tượng tạo điểm

3 Vùng nhập tọa độ điểm

4 Vùng đặt tên điểm Điểm được tạo

Vùng mô tả lệnh

5 Nhấp Apply để xác lập điểm

(-500,400) (500,400)

(500,-400) (-500,-400)

Bước 2: Nối các điểm để tạo biên dạng.

1 Click chọn biểu tượng tạo các đường

2 Để con trỏ ngay biểu tượng và nhấn nút phải chuột để

hiện ra menu các lệnh vẽ đường

3 Giữ nguyên nút phải và rê chuột chọn lệnh NURBS để

vẽ đường cong dạng Spline

Dùng tổ hợp phím Shift + nút trái chuột để

chọn các điểm vẽ lệnh NURBS

Điểm được chọn phải chuyển sang màu đỏ

Tạo các đường biên của không gian khảo sát:

Biên dạng cánh được tạo

Nhấn Apply để xác lập lệnh NURBS

Bước 3: Tạo các mặt phẳng (dựa vào các biên dạng vừa tạo)

Đường biên được tạo (màu vàng)

2 Nhấn Apply để xác lập lệnh Straight

1 Chọn lệnh Straight để vẽ đoạn thẳng (dùng tổ hợp phím Shift + nút trái chuột click chọn hai điểm đầu của đoạn thẳng, sau đó nhấp Apply để vẽ đoạn thẳng)

Bước 4: Unite 2 mặt phẳng lại

Vì vùng ta cần khảo sát là miền hình chữ nhật trừ bỏ miền cánh, nên ta phải dùng lệnh Unite để thực hiện

1 Chọn biểu tượng để vẽ mặt

2 Dùng tổ hợp phím Shift + nút trái chuột để chọn các cạnh tạo mặt

3 Click chọn 4 cạnh xung quanh rồi nhấp Apply để

tạo mặt 1, click chọn biên dạng cánh và nhấp Apply

để tạo mặt thứ hai Lưu ý: khi mặt được tạo thì các

cạnh sẽ chuyển sang màu xanh nhạt như trong hình.

1 Để chuột ngay biểu tượng rồi nhấn phím phải cho hiện ra menu , rê chuột và chọn Unite

1 Click chuột vào dấu mũi tên để hiện ra cửa sổ

Face List (Single)

2 Click chọn face1 ở cửa sổ bên trái rồi nhấn phím

mũi tên cho face1 chuyển sang cửa sổ bên phải

Face1 được chọn sẽ chuyển sang màu đỏ

Bước 5: Chia lưới cho mặt phẳng vừa tạo

1 Chia số phần tử của đường:

1 Click chuột vào dấu mũi tên để hiện ra cửa sổ

Face List (Multiple)

2 Click chọn face2 ở cửa sổ bên trái rồi nhấn phím

mũi tên cho face2 chuyển sang cửa sổ bên phải

Sau khi đã chọn hai mặt thì

nhấp Apply để thực hiện lệnh

2 Chia lưới cho mặt:

1 Click chuột chọn biểu tượng tạo lưới

2 Chia số phần tử trên đường

3 Cửa sổ khai báo các thông số của đường được chia

4 Dùng tổ hợp phím Shift + nút trái chuột để

chọn cạnh cần chia phần tử, cạnh được chọn sẽ

thể hiện số phần tử được chia, nhấn Apply để

xác lập lệnh

1 Click chọn biểu tượng chia lưới cho mặt

2 Click chọn mũi tên để hiện ra cửa sổ Face List (Multiple)

3 Click chọn face1 ở cửa sổ bên trái

rồi nhấn phím mũi tên cho face1

chuyển sang cửa sổ bên phải (lúc này

chỉ còn face1 vì 2 face đã Unite lại với

nhau)

Chọn kiểu phần tử là tam giác hay tứ giác

Nhập giá trị khoảng cách (sẽ ảnh hưởng đến

độ mịn của lưới)

Máy đang thực hiện việc chia lưới

Nhấn Apply để máy thực hiện lệnh chia lưới cho mặt

Bước 6: Xây dựng điều kiện biên

1 Nhấn Solver rồi rê chuột chọn Fluent

5/6

2 Click chọn biểu tượng xác lập các điều

kiện hoạt động

1 Nhấn chọn biểu tượng khai báo đặc tính các biên của vùng khảo sát, sẽ hiện ra cửa sổ Specify Boundary Types

Cửa sổ Specify Boundary Types

Click nút phải chuột vào đây để hiện ra

menu các loại điều kiện biên

Rê chuột và chọn Pressure-Far-Field

1 Click nút phải chuột vào đây để hiện ra menu rồi chọn Edge

2 Dùng tổ hợp phím Shift +

nút trái chuột để chọn 3 cạnh

khai báo điều kiện biên là

Pressure-Far-Field

1 Làm tương tự bước trên để chọn loại điều kiện biên là WALL

2 Dùng tổ hợp phím Shift +

nút trái chuột để chọn biên

dạng cánh khai báo điều kiện

biên là WALL

Bước 7: Xác định miền khảo sát chứa chất lỏng hay chất rắn

1 Biểu tượng để khai báo loại vật chất chứa trong vùng khảo sát (là chất rắn hay chất lỏng), sau khi click chọn sẽ hiện ra cửa sổ Specify Continuum Types

Cửa sổ Specify Continuum Types

2 Click nút phải chuột vào đây để hiện ra menu rồi chọn FLUID (khai báo loại vật chất)

1 Click nút phải chuột

vào đây để hiện ra

menu rồi chọn Faces

1 Click chọn face1

face1 chuyển sang

màu đỏ

2 Click Apply để xác lập lệnh

Bước 8: Lưu file vừa tạo

Rê chuột và click chọn Mesh…

B- TÍNH TOÁN TRÊN FLUENT 6.0

Bước 1 Lưới (Grid)

1 Đọc file grid canh2d.msh lưu trong Gambit

2 Kiểm tra lưới

Fluent sẽ kiểm tra lưới và gởi thông báo kết quả kiểm tra

1 Đặt tên file, lưu ý file có đuôi là msh

2 Click chọn Export 2d Mesh

3 Click chọn Accept để lưu file

Bảng 1 Kết quả kiểm tra lưới

3 Hiển thị lưới

Hình 3 Kiểm tra lưới trong Fluent

Hình 4 Phóng to vùng lưới gần biên dạng cánh

(Dùng nút giữa chuột để phóng to vùng lưới gần biên dạng cánh)

Bước 2 Models

1 Chọn Coupled, Implicit Solver

Coupled solver thường được chọn để giải các bài toán high-speed

aerodynamics Implicit Solver sẽ giải nhanh hơn explicit solver, nhưng

sẽ sử dụng bộ nhớ nhiều hơn Trong trường hợp bài toán 2D thì không cần nhiều bộ nhớ lắm

Hình 5 Chọn cách giải bài toán

2 Phương trình năng lượng

Hình 6 Chọn phương trình năng lượng

3 Bật Spalart-Allmaras turbulence model

Spalart-Allmaras turbulence model là phương pháp được xây dựng đặc

biệt cho việc giải quyết các bài toán cánh máy bay được bao phủ bới dòng lưu chất

Hình 7 Chọn Spalart-Allmaras model

Bước 3 Materials

Ở đây Fluent mặc định material là air

- Chọn ideal-gas ở mục Density

- Chọn sutherland ở mục Viscosity

Hình 8 Khai báo các thông số của Material

Click Change/Create để lưu các khai báo

Bước 4 Operating Conditions (các điều kiện hoạt động)

Thiết lập áp suất hoạt động là 0 Pa (vì ở đây số Mach lớn hơn 0.1)

Bước 5 Điều kiện biên (Boundary condition)

Ở mục Zone ta chọn pressure-far-field.4

Đối với dòng chảy ngoài (external flows), ta nên chọn hệ số viscosity giữa

1 và 10

Ở đây X- và Y-Component có gí trị 0.997564 và 0.069756 là vì cos40 = 0.997564 và sin40 = 0.069756

Bước 6 Giải (Solution)

Nhập giá trị Modified Turbulent Viscosity là 0.9 (làm cho kết quả hội tụ

nhanh hơn)

Nhập Courant number là 5

Chọn Modified Turbulent Viscosity là Second- Order Upwind (nó sẽ tính lại lớp biên và shock chính xác hơn First- Order Upwind)

2 Mở Residual plotting suốt quá trình tính toán

3 Sự khởi đầu của quá trình giải (Initialize the Solution)

Chọn pressure-far-field.4 ở mục Computer From

Click init để khởi đầu quá trình giải

4 Yêu cầu lặp 100 lần

Solve Iterate…

5 Mở cửa sổ quan sát hệ số nâng, cản và moment

Chọn Drag ở mục Coefficient

Chọn wall.5, wall.6 và wall.7 ở mục Wall Zone

Ở mục Force vector nhập 0.9976 đối với X và nhập 0.06976 đối với Y Chọn Plot và Write ở mục Options để có thể hiển thị hệ số cản và lưu lại các thông tin đã hiển thị Nếu không chọn Write thì các thông tin đã hiển thị sẽ bị mất khi ta thoát khỏi Fluent

Chọn Apply

Thực hiện các bước tương tự đối với Lift và Moment

6 Báo cáo các giá trị tham khảo

7 Hiển thị các contour áp suất cùng với lưới

Chọn Filled

Chọn Draw Grid

Chọn Display

Phóng to vùng gần biên dạng cánh

8 Tạo mặt giám sát cho một điểm trên bề mặt

Tăng Surface monitors lên 1

Chọn Plot và Write sau đó click vào Define…

Chọn Wall Fluxes và Skin Friction Coefficient ở mục Report Of

Chọn point-6 ở mục surface

Chọn Vertex Average ở mục Report Type

Tăng Plot Window lên 4

Click Ok

9 Lưu case file (canh2D.cas)

10 Tiếp tục tính toán với số lần lặp là 200

11 Cô đọng sự hội tụ

Lưu data file (canh2D.dat)

Bước 7 Hậu xử lý (Postprocessing)

Chọn Turbulence… và Wall Yplus ở mục Yaxis Function

Chọn wall.5, wall.6 và wall.7 ở mục surface

Không chọn Node Values và cuối cùng nhấp Plot

2 Thể hiện contour của số Mach

Chọn Velocity và Mach number ở mục Contour Of

Tắt Draw Grid

Nhấp Display

3 Hiển thị sự phân tán áp suất trên cánh

Chọn Pressure và Pressure Coefficient ở mục Y Axis Function

Nhấp vào Plot

4 Hiển thị thành phần x của wall shear stress trên bề mặt cánh

Chọn Wall Fluxes và X-Wall Shear Stress ở mục Y Axis Function Nhấp Plot

5 Hiển thị thành phần x của vận tốc

Chọn Velocity… và X Velocity ở mục Contours Of

Nhấp chọn Display

6 Hiển thị vectơ vận tốc

Tăng Scale lên 15 và nhấn Display