航空发动机整机流固热耦合仿真

随着计算流体力学的发展以及计算性能的提升，对航空发动机整机仿真成为了可能，本教程对KJ66航空发动机进行整机仿真，整机仿真结合气动、传热、燃烧、多相流、固体应力，将航空发动机从冷态计算至热态，即仿真始于冷态，终于热态。

KJ66航空发动机几何模型如图，对航空发动机气热弹耦合仿真，计算采用稳态，气动的计算采用求解粘性N-S方程的方法，燃油的喷射计算采用拉格朗日多相流，燃烧的计算采用有限速率的涡耗散模型，流体与结构的相互作用(FSI)采用双向耦合的方式。

流体结构相互作用 (FSI)是指一种耦合的表面问题，其中流体模型的状态取决于结构模型的状态，反之亦然。这种相互关系可以是对称或非对称的。非对称问题通常指单向耦合问题，表示其中一个模型是独立的，另一个模型则具有关联性。

流体结构相互作用(FSI)耦合交界面处的对应流体和固体移动时运动学特性（位置、速度和加速度）相同，受到的力也相同。

• 从流体传递到固体的信息是流体拉力，它由流体压力和壁面剪切应力组成的。此传递发生在耦合壁面边界流体-结构交界面）上。

• 从固体传递到流体的信息是固体的变形，尤其是流体-结构交界面的变形。

一般情况下，FSI模拟在运动学和力方面保持一致，称为双向耦合，在STAR-CCM+中，双向耦合FSI问题是指从流体到固体和从固体到流体的交换的综合采用并行求解方法。

进行航空发动机整机气热弹耦合仿真的STAR-CCM+版本为STAR-CCM+ 2206.

将航空发动机整机从冷态模型计算至热态模型后发动机伸长约1mm。

详细计算结果如下：

速度

温度

温度

位移

固体应力

文章来源：STAR CCM仿真学堂