ANSA-FLUENT-META联合仿真模拟拉瓦尔喷管

拉瓦尔喷管，又称为拉伐尔喷管或渐缩渐阔喷管（convergent-divergent nozzle, CD nozzle 或 con-di nozzle），是一种特殊设计的管道，它具有先收缩后扩张的结构。这种结构能够将流体的势能转化为动能，从而将热压缩气体加速至超音速。在拉瓦尔喷管的横截面最小处，气体速度达到音速，这一区域被称为“喉部”。当气体通过喉部后，随着管道横截面积的增加，气体会进一步膨胀，流速继续增加，最终达到超音速。

拉瓦尔喷管的工作原理可以通过一维定常等熵流动理论来解释。亚声速气流在收缩管中加速，而在扩张管中减速；相反，超声速气流在收缩管中减速，在扩张管中加速。拉瓦尔喷管在正常工作状态下，亚声速气流在收缩段加速至喉道达到声速，然后进入扩张段成为超声速流，并继续加速直至管出口。

拉瓦尔喷管的设计和尺寸对其性能至关重要。它由收敛段、喉部和扩张段组成，每个部分的尺寸都会影响到喷管的效率和推力。在实际应用中，往往需要综合考虑多种因素，包括流体的性质、所需的推力、环境压力等，并通过计算和实验来进行优化。

本篇文章从案例分享的角度出发，使用ANSA从零开始搭建一个基础的拉瓦尔喷管模型，结合FLUENT进行联合仿真，来模拟拉瓦尔喷管将势能转化为动能的全过程，并通过META读取仿真结果从而直观地观察流体高速喷射的结果。

图1  2D草图绘制

图2  2D几何的创建

图3  2D网格的绘制

图4  模型边界条件的设置

图5  .msh文件的导出

至此，所有在ANSA当中进行的前处理工作已完成，接下来需要进入到FLUENT中完成求解相关的设置和参数定义。