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1、题目：流体中涡街现象研究与仿真分析,指导教师：李丽答辩人：赵金龙班级：R机械082班学号：0818030203,目录,一、研究目的 二、本文研究的内容 三、Fluent求解 四、实验结论 五、附录,一、研究目的,流动流体中漩涡的出现,是增大流动阻力、造成较大能量损失的重要原因。所以,在流体输送中应尽量避免或减少旋涡产生的机会。但随着人们对漩涡的认识不断深化，在工程实践中有意识地加以运用, 例如设计出了涡街流量计。本课题基于CFD技术，运用Gambit、Fluent等软件，对涡街进行数值模拟计算和分析，有助于对旋涡产生和运动规律认识的深化。,1.1 涡街的概念 卡门涡街是流体力学中重要的现象，在
2、自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街（Karman Vortex Street）。,1.2 涡街的原理,涡街原理图,计算公式： f = Sr（V/d）,1.5涡街流量计的原理 涡街流量计通过嵌入到流体中的漩涡发生体产生的交替漩涡的频率，来测量流速。测量原理为卡门涡街原理：水流中的障碍物的后面会形成交替的漩涡。交替漩涡的频率与流速成正比。涡街会对漩涡发生体下游的压电传感器产生一个微小的压力。通过压电传感器的两个压电晶体，来拾取压力的变化。,1=旋涡发生体，2=压电传感器 流量计使用下面的公
3、式计算流速： Q = A*V = A*d/St*f 这里：Q = 流量m3/hf = 漩涡频率Hzd = 旋涡发生体的宽度mSt = 斯特劳哈尔系数A = 横截面积m2V = 流速m/s,二、本文研究的内容,1以卡门涡街现象为研究对象，分别对圆柱绕流体，正方绕流体和正三角绕流体三者对涡街现象的结果进行分析，并且选定三者所处的流场大小相同，。 2.通过GAMBIT软件对所建模型进行网格单元划分。 3.通过FLUENT进行仿真模拟。 4.分析仿真的结果，对三个场的相同点所产生的压力，速度等进行对比，分析不同绕流体产生不相同的现象，并简单研究其原因。,三、Fluent求解,使用Fluent软件设置流
4、场的环境变量并进行相应的步骤迭代数据计算 然后使用Fluent内置的处理器进行结果的后处理，可以得到以下结论：,圆形绕流体压力云图,圆形流量计压力云图,圆形绕流体速度云图,圆形流量计速度云图,正方形绕流体压力云图,正方形流量计压力云图,正方形绕流体速度云图,正方形流量计速度云图,三角形绕流体压力云图,三角形流量计压力云图,三角形绕流体速度云图,三角形流量计速度云图,四、实验结论,1.涡街现象：圆形绕流体最为规律，三角形绕流体较为规律，而正方形绕流体最不规律 。 2.涡街流量计震荡频率小于相同情形下的涡街流场。 3.涡街流量计所形成的低压低速带对实际流场影响较小。 4.三种形状绕流体的压力损失，
5、圆形流量计大，方形流量计次之，三角形最小。应选取三角柱设计流量计。,谢谢,附录1,本次主要使用Gambit软件进行流场的框架构建及其网格划分，得到如图所示流场：,附录2,不同形状场压力损失计算结果,附录3,卡门涡街形成与雷诺数Re有关，对于在流体中的圆柱体，当雷诺数4747， 圆柱体后的液体，出现卡门涡街 当雷诺数在50至85之间，圆柱体后的液体压力，呈等振幅波动 当雷诺数=185时，圆柱体后的液体压力，呈非均匀振幅波动。,附录4,圆形绕流体中线压力,正方绕流体中线压力,三角形绕流体中线压力,圆形流量计中线压力,正方形流量计中线压力,三角形流量计中线压力,圆形绕流体中线速度,圆形流量计中线速度,正方形绕流体中线速度,正方形流量计中线速度,三角形绕流体中线速度,三角形流量计中线速度,
