FLUENT皮托管模拟

飞机依靠几种不同的系统来确定它们的位置、速度、高度和方向。这些系统可能非常复杂，比如GPS，或者非常简单，比如皮托管。皮托管是测定飞机速度的重要传感器。一旦飞机在空中，人们就不能依靠它的轮子的转动来估计它的速度，也不能依靠发动机的转动。那么如何测量飞机的速度呢？只需要两次压力测量和一次温度测量。一旦知道外部空气的总压力、静压和温度，就可以确定给定高度下飞机的真实速度。

最简单的皮托管是一个空心管，空气可以在其中停滞。这样做是为了测量空气的总压力。除此之外，还需要一个静态端口来测量自由流空气的静态压力。一旦知道这些测量值，就可以从空气温度中获得空气密度，如果飞行在低亚音速下，就可以用伯努利方程计算速度。对于更高的速度，计算更复杂，必须考虑可压缩性的影响，但我们这里的讨论仅限于一个简单的不可压缩的情况。

更先进的皮托管（通常称为皮托静压管）在同一根管上有一个总压口和多个静压口。皮托管不仅用于飞机，也用于一级方程式赛车和气象仪器来测量速度。

 1   启动FLUENT并导入网格 
（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid Dynamics→Fluent 2021 R1命令，启动Fluent 2021 R1。

（2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。

 2    定义模型 

单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板，在Solver中Time选择Steady，进行稳态计算。

 3   设置湍流模型 

在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Models对话框，在Model中选择Laminar，单击OK按钮确认。

 4   设置材料 

单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。设置Density为0.8636，Viscosity为1.678e-05，单击Copy按钮确认。

 5设置操作条件 

单击主菜单中Physics→Solver→Operating Conditions按钮启动的操作条件对话框，Operating Pressure输入0。

 6   设置边界条件 

（1）在边界条件面板中，双击enclosure-sides弹出边界条件设置对话框。Shear Condition选择为Specified Shear，Shear Stress设置为0，单击Apply按钮确认退出。

（2）双击inlet弹出边界条件设置对话框。Velocity Magnitude输入62，Supersonic/Initial Pressure设置为65780，单击OK按钮确认退出。

（3）双击outlet弹出边界条件设置对话框。Gauge Pressure输入6578，单击Apply按钮确认退出。

 7   初始条件 
单击主菜单中Solution→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。

Initialization Methods中选择Hybrid Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

 8 计算求解 

单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。

在Number of Iterations中输入500，单击Calculate开始计算。

 9    结果后处理 
（1）进入CFD-Post界面。

（2）显示云图。