北航大型软件大作业.docx
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北航大型软件大作业
大型通用软件
大作业
院（系）
小组
组员
2012年月日
目录
第一部分Catia3
1.1catia部分的要求3
1.2三维模型4
1.3工程图4
第二部分Fluent5
2.1fluent部分的要求5
2.2计算流程5
2.3网格分布图7
2.4空气动力系数8
2.5翼型表面的压力曲线8
2.6翼型周围的压力云图和速度云图9
2.7翼型周围的速度矢量图和流线图10
2.8迭代过程11
第三部分Ansys14
3.1ansys部分的要求14
3.2计算结果15
3.2.1机翼应力分布15
3.2.2机翼变形分布16
3.2.3应力沿某一路径分布17
3.2.4振动频率18
3.2.5一阶振型19
3.2.6命令流19
第四部分Matlab25
4.1matlab部分的要求25
4.2计算结果26
4.2.1翼型外形压力系数分布图26
4.2.2翼型气动力及力矩26
4.3命令语句26
第一部分Catia
1.1catia部分的要求
1、用提供的翼型数据，生成翼型曲线；
2、参考所给的机翼图例，使用参数化设计，参数为：
翼根弦长=500mm、翼中弦长=270mm、
翼尖弦长=150mm、内翼展长=525mm、
外翼展长=800mm、内翼后掠角=15度、
外翼后掠角=15度，
翼尖不要求倒圆，最后在Part设计环境中生成实心体机翼（不是曲面）；
3、在工程图环境中生成三视图，并标注尺寸；
4、上述三维模型和工程图分别截图插入word文档的Catia部分；最后提交作业时，part文件和word报告一起提交。
5、生成的Catia实体机翼模型会在后续作业中使用。
1.2三维模型
1.3工程图
第二部分Fluent
2.1fluent部分的要求
1、从Catia软件中输出igs文件，导入到Gambit软件中；
2、用与机翼对称面相距450mm的平面撕裂机翼表面生成计算所需的翼型曲线；3、采用分区的四边形Map网格或者应用尺寸函数的非结构网格生成计算网格；
4、计算条件：
Ma=0.3,alpa=2deg，压力远场边界条件、SA湍流模型；
5、计算结果提取内容：
网格分布图、气动力系数、翼型表面压力曲线、翼型周围的压力云图和速度云图、翼型周围的速度矢量图和流线图。
6、word报告:
计算方法和流程、计算结果提取内容。
2.2计算流程
1．导入GAMBIT所画的NACA64-215网格数据。
2．对读入的网格进行检查。
3．选择求解器为压力基。
4．选择物理模型，激活能量方程，并选择SA湍流模型。
5．定义流体属性，将空气密度项改成由理想气体状态方程确定。
6．定义操作条件。
7．定义边界条件，定义各部分对应的边界条件，其中压力远场边界条件中马赫数为0.3，X和Y方向流速分量分别为cos2°（0.999391）和sin2°（0.0348995）。
8．设置参考值，将其中的面积和长度项都改为1，计算起始位置选择边界条件为压力远场处。
9．求解方法选择，库朗数及松弛因子均选用程序默认值。
10．设置收敛监视，将残差各项收敛条件值均改为0.0001。
11．定义初始条件，选择计算开始处为压力远场对应边界，然后点击初始化按钮。
12．设置自动存储，设置每200布进行自动存储。
13．迭代计算。
14．计算413步后收敛，保存结果
2.3网格分布图
2.4空气动力系数
cl
cd
cm
0.10710928
0.0040729347
0.0035267629
2.5翼型表面的压力曲线
2.6翼型周围的压力云图和速度云图
2.7翼型周围的速度矢量图和流线图
2.8迭代过程
第三部分Ansys
3.1ansys部分的要求
1、将Catia模型导入Ansys生成实体模型；
2、采用扫略网格划分计算模型；
3、输入参数：
机翼为各向同性线弹性材料，弹性模量80GPa，泊松比0.2，密度为3.0×g/cm3,材料的强度为95MPa；
4、计算条件：
翼根为固支边界条件，考虑机翼的自重；内翼上、下表面、外翼上、下表面分布承受0.1MPa、0.15MPa、0.12MPa、0.18MPa均布气动压力，翼尖中点上承受2500N集中力作用，方向与上表面压力方向相同；
5、计算要求：
计算机翼的全场应力和变形，采用Mises准则对机翼的强度进行校核，给出由翼根到翼尖任意路径上的应力和挠度分布规律；计算机翼的固有振动频率
6、提交结果：
计算报告和命令流。
3.2计算结果
3.2.1机翼应力分布
求解得到最大应力达到128Mpa，大于材料许用应力，机翼会发生破坏。
3.2.2机翼变形分布
3.2.3应力沿某一路径分布
挠度曲线
3.2.4振动频率
3.2.5一阶振型
3.2.6命令流
/BATCH
/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1
WPSTYLE,,,,,,,,0
/AUX15
IOPTN,IGES,NODEFEAT
IOPTN,MERGE,YES
IOPTN,SOLID,YES
IOPTN,SMALL,YES
IOPTN,GTOLER,DEFA
IGESIN,'1','igs','C:
\Users\lenovo\Desktop\'
FINISH
/PREP7
ET,1,SOLID95
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,8e10
MPDATA,PRXY,1,,0.2
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,3e3
FLST,2,1,6,ORDE,1
FITEM,2,1
VLSCAL,P51X,,,0.001,0.001,0.001,,0,1
LSTR,47,37
KL,1,0.5,,
ESIZE,0.01,0,
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VSWEEP,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,10
/GO
SFA,P51X,1,PRES,0.15e6
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,12
/GO
SFA,P51X,1,PRES,100000
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,14
/GO
SFA,P51X,1,PRES,180000
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,16
/GO
SFA,P51X,1,PRES,120000
FLST,2,1,3,ORDE,1
FITEM,2,1
/GO
FK,P51X,FY,2500
ACEL,0,9.8,0,
FINISH
/SOL
SOLVE
FINISH
/POST1
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
FLST,2,2,1
FITEM,2,22639
FITEM,2,132
PATH,1,2,30,20,
PPATH,P51X,1
PATH,STAT
PATH,1
AVPRIN,0,,
PDEF,v,U,Y,AVG
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
AVPRIN,0,,
PDEF,v,S,EQV,AVG
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
/BATCH
/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1
WPSTYLE,,,,,,,,0
/AUX15
IOPTN,IGES,NODEFEAT
IOPTN,MERGE,YES
IOPTN,SOLID,YES
IOPTN,SMALL,YES
IOPTN,GTOLER,DEFA
IGESIN,'1','igs','C:
\Users\lenovo\Desktop\'
FINISH
/PREP7
ET,1,SOLID95
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,8e10
MPDATA,PRXY,1,,0.2
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,3e3
FLST,2,1,6,ORDE,1
FITEM,2,1
VLSCAL,P51X,,,0.001,0.001,0.001,,0,1
LSTR,47,37
KL,1,0.5,,
ESIZE,0.01,0,
CM,_Y,VOLU
VSEL,,,,1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VSWEEP,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,10
/GO
SFA,P51X,1,PRES,0.15e6
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,12
/GO
SFA,P51X,1,PRES,100000
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,14
/GO
SFA,P51X,1,PRES,180000
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,16
/GO
SFA,P51X,1,PRES,120000
FLST,2,1,3,ORDE,1
FITEM,2,1
/GO
FK,P51X,FY,2500
ACEL,0,9.8,0,
FINISH
/SOL
SOLVE
FINISH
/POST1
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
FLST,2,2,1
FITEM,2,22639
FITEM,2,132
PATH,1,2,30,20,
PPATH,P51X,1
PATH,STAT
PATH,1
AVPRIN,0,,
PDEF,v,U,Y,AVG
~eui,'packagerequireansys'
~eui,'ansys:
:
report:
:
setdirectory"m_report"'
AVPRIN,0,,
PDEF,v,S,EQV,AVG
~eui,'ansys:
:
report:
:
finished'
FINISH
/SOL
ANTYPE,2
FLST,2,1,5,ORDE,1
FITEM,2,11
/GO
DA,P51X,ALL,
MODOPT,LANB,5
EQSLV,SPAR
MXPAND,5,,,0
LUMPM,0
PSTRES,0
MODOPT,LANB,5,0,0,,OFF
SOLVE
FINISH
/POST1
SET,FIRST
SET,FIRST
SET,LIST,999
ANMODE,10,0.5,,0
第四部分Matlab
4.1matlab部分的要求
从Fluent计算结果中导出数据：
1.在三维空间绘制翼型外形压力系数分布图；
2.计算整个翼型沿X方向的阻力；
3.计算整个翼型沿Y方向的升力；
4.计算整个翼型相对于1/4弦线长位置的俯仰力矩
5.提交计算报告：
命令语句及计算结果.
4.2计算结果
4.2.1翼型外形压力系数分布图
4.2.2翼型气动力及力矩
总升力=670.0406N
总阻力=37.3426N
1/4力矩=7.0194N*M
4.3命令语句
x=data（:
2）;
y=data（:
3）;
p=data（:
4）;
v=0.3*340;
Cp=p./（1.225*v*v/2）;
figure（'Name','Pressure'）;
plot3（x,y,Cp）;
grid
fori=1:
91
xup（i,1）=data（183-i,2）
xdomn（i,1）=data（92-i,2）
end
fori=1:
91
yup（i,1）=data（183-i,3）
ydomn（i,1）=data（92-i,3）
end
fori=1:
91
pup（i,1）=data（183-i,4）
pdomn（i,1）=data（92-i,4）
end
x=data（:
2）;
y=data（:
3）;
p=data（:
4）;
fori=2:
181
k（i,1）=（y（i+1）-y（i-1））/（x（i+1）-x（i-1））
end
k（1,1）=k（2,1）;
k（182,1）=k（181,1）
a=atand（k）
sn=sind（a）
cn=cosd（a）
fori=1:
91
cnup（i,1）=cn（183-i,1）
cndomn（i,1）=cn（92-i,1）
end
N=-trapz（xup（1:
91）,pup（1:
91））+trapz（xdomn（1:
91）,pdomn（1:
91））;
A=trapz（yup（1:
91）,pup（1:
91））-trapz（ydomn（1:
91）,pdomn（1:
91））;
Y=N*cosd
（2）-A*sind
（2）
X=N*sind
（2）+A*cosd
（2）
xm=0.25*（x（1,1）+y（182,1））;
ym=0;
fori=1:
182
mzx（i,1）=cn（i,1）.*p（i,1）.*（y（i,1）-ym）;
end
fori=1:
182
mzy（i,1）=sn（i,1）.*p（i,1）.*（x（i,1）-xm）;
end
mz1=trapz（x,mzx）;
mz2=trapz（x,mzy）;
mz=mz1+mz2
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