《圆柱绕流成功算例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《圆柱绕流成功算例（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一个世纪以来，圆柱绕流一直是众多理论分析，实验研究及数值模拟的对象。因为这种流动既有不固定的分离点，又有分离后的尾流和脱体涡。随着雷诺数的增加，尾流性质，脱体涡的形态有很大的变化，具有丰富的流动现象。应观察到的物理现象图 圆柱体的St（Strouhal数）随Re（Reynolds数）变化曲线/ u0 q+ C以上数据是由A.Roshko、H.s.Ribner、B.Etkins和K.K.Nelly，E.F.Relt和L.F.G.Simmons，以及G.W.Jones等人测量得到。注意观察圆柱体的St（Strouhal数）随Re（Reynolds数）的变化规律。St与特征长度、特征速度和特征频率（
2、圆柱绕流：涡脱落的频率）有关。圆柱体的阻力系数Cd随Reynolds数的变化曲线( l% 1 O0 l# , f/ e图中实曲线是由Wieselsberger,A.Roshko 测量数据绘制得到。注意观察圆柱体的阻力系数Cd随Reynolds数的变化规律及阻力危机现象。湍流模型的选取FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包。它具有丰富的物理模型，先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天，汽车设计，石油天然气，涡轮机设计等方面都有着广泛的运用。FLUENT提供的湍流模型包括：单方程（Spalart-Allmaras）模型、双方程模型（标准-模型、重整化群-模型、可实现(Reali
3、zable)-模型）及雷诺应力模型和大涡模拟。湍流模型种类如图所示。. f) y7 l, l8 图 湍流模型种类示意图# g3 Q, j2 p2 l+ bF0 u+ e9 D; S) c6 n7 d注意！二维平面模型显示的湍流模式。注意没有大涡模型（LES）三维平面模型显示的湍流模式。注意出现大涡模型（LES）要使二维平面模型出现LES,需要如下操作。在FLUENT屏幕上键入（rpsetvar les-2d?#t）屏幕会出现les-2d?, 然后回车即可特别注意！/ w/ 7 n L* T z- e( % X3 j, |雷诺数大于100000后，二维平面模型，运用各种湍流模型(除LES外）计算
4、，卡门涡街都将很难出现。建议此时建立三维模型，运用大涡模型（LES）进行计算。二维平面模型，运用大涡模型（LES）也能进行计算，但本人发现此时有涡脱落不对称的现象，与实际不大相符。( 7 u0 _6 A. O- ) ?网格的划分。1 v9 T$ H5 : B平面模型网格划分有各种方法，下面显示了两种方案（分块实现?）三维模型网格图( q$ v5 s( 1 r+ t! * O 注意！3 1 V7 y6 v o# h2 % E J9 a% # C8 c+ B时间步长的选取注意！一般应使一个周期内30到50步为宜。时间步长过短，导致计算时间过长，有时还可以导致计算不收敛。时间步长过长，流体的主要特征
5、捕捉不完全。下图升力系数曲线中看出每个周期内大约计算了30步左右，比较合适。下图显示时间步长取为0.05（可调整此参数，使一个周期内40步左右为宜）,每步的最大迭代数为40。基本参数设定。需要模拟卡门涡街及涡脱落现象，是非定常流动，因此在Time选项中选择非定长，在Unsteady Formulation选项中选择2nd-order Implicit时间的二阶隐式格式，以提高计算精度。一般采用SIMPLEC算法，Second Order Upwind 迎风格式（LES一般采用中心差分格式），可以获得较高精度。其它内容可参考我以前发的帖子。希望大家成功！二FLUENT仿真计算不同雷诺数下的圆柱绕
6、流。尾迹与旋涡脱落经典图如下：1 B I2 Y! u* Q* s4 N* U$ IRe=1 无分离流动0 K: U: e7 C$ d& 7 t: C# uRe=20尾流中一对稳定的弗普尔旋涡$ Re=100 圆柱后方形成有规律的涡街Re=100000随着Reynolds数增大，涡道内部向湍流过度，直到全部成为湍流超临界区 ，分离点后移，尾流变窄，涡道凌乱，涡随机脱落Re=10000000极超临界区 ， 分离点继续后移，尾流变窄，湍流涡道重新建立。请问您是怎么确定雷诺数的？通过改变来流速度，或圆柱直径来控制雷诺数# p# k- o- + B* 请问楼主，你显示的是流线图吗？有没有用专用的后处理软
7、件，还就是fluent自带的？第一个是流线图，后面的是涡量图，用FLUENT画出。楼主与实验比较过阻力系数吗？运用FLUENT计算的阻力系数是比较准确的。下图是我的计算结果与实验值的比较。图3中实曲线是由Wieselsberger,A.Roshko以及G.W.Jones和J.J.Walker测量数据绘制得到，图中圆点部分是FLUENT计算值。# E& b, j4 W% O7 f ( g( Y在Re=106（超临界区），从经典数据和我们的计算结果都可以看到，圆柱体的平均阻力系数急剧下降。这是因为在Re=3105附近，边界层流动由层流状态转变为湍流状态，虽然湍流边界层流动的摩擦阻力较层流边界层大，
8、但它从物面的分离较晚，所以形成较小的尾流区。由于钝体绕流的阻力主要是压差阻力，所以此时物体的总阻力有了一个明显的下降。请问您的圆柱扰流的计算边界条件以及初场是怎么设定的？还有对各个不同的Re数，您使用的是不同的湍流模型吗？5 n9 B1 m( R9 h k我也计算过圆柱扰流，但跟实验值对不上，可以请教您一下吗？入口VELOCITY_INLET,出口OUTFLOW，上下WALL。Re=1,20,100,二维层流模型。Re=3900后，三维大涡模型。/计算不准与网格划分与一些参数设置有关。回答大家几个问题：: P2 d- 3 K! i/ b1。圆柱中心离上下边界（wall)的距离大于10D(D为圆
9、柱直径），影响较小。2。湍流模型采用大涡模型（LES)。是目前最复杂，最完善的一种湍流模型。0 u9 O z+ E$ f2 o+ 3。试验曲线来自， Boundary-Layer Theory, Dr.HERMANN SCHLICHTING, Translated by Dr.J.KESTIN,Seventh Edition，用MATLB绘制 w/ G! y( I. h: R& p4.阻力系数的求法请参考此论坛我发的教程FLUENT三分立系数的求法。欢迎切磋。大涡模型用CPU时间较多。圆柱绕流三维计算，30万网格，用大涡模型，2G内存奔4要计算45天才达到稳态。回答大家几个问题。1 , N- m8 B6 h3 p+ G8 0 a1涡街图的画法。其中Min,Max,levels的数值需调整，以使图象达到好的效果，下图是涡街效果图。reference的设置关键是Length的设置，是迎凤面特征尺度。对于圆为直径大小。本图中为高度值。涡街图换种颜色可能清楚些
