關于Fluent設定相關參考值來監視升力或阻力的體會

要求身邊有以下2本書：《fluent-流體過程仿真計算實例與分析》和《fluent入門與進階教程》。

本次講座針對《fluent-流體過程仿真計算實例與分析》中的第二章，第三節（P92）二維船舶行駛阻力特性數值模擬來探究在流體計算中監測升力和阻力的設定。

設置參考值的意義：設置參考值是對作用在計算模型上的力等物理量進行無量綱化，得到無量綱化的物理量，使得計算結果后處理相對簡單。

閱讀熟知此章節計算過程和后續的力學分析內容，針對P112內容。

1.1從本書例子中可知，船體所受到的動升力為45712.522（P111），反過頭來看升力系數的監測曲線，發現在27s時候，動升力系數達到了穩定的狀態，變化很小。通過手動測試，此對應的數值為3.5左右。先且認為是3.5，至于具體值還請大家在通過該模型來計算.

1.2.fluent中升力系數定義為

，這里公式的意思就不詳細說了，大家都知道。關鍵也就是 L 的設定。

1.3在P107中，作者設定的參考值是密度1000，速度為5，那么升力監測系數中分母的計算值為12500×L（可以參考P108）。

1.4，由于fluent升力報告中，船體的動升力為45712.522，那么，45712.522/12500=3.657.發現，這與升力監測系數幾乎相一致，那么，也可以說升力監測系數中分母L為1，同時，反過來在檢查下fluent中參考值的設定，默認的特征長度L=1，但是，就本節的例子來說，船體的特征長度肯定不是1。

因此，可以認為在2維計算模型中，參考值中的默認特征長度沒有必要一定設定為我們物理模型的特征長度。后面也會對此有個解釋。

2.現在對升力系數的公式來研究，

，我們將上式變化下，F=Cl*0.5*密度×速度平方×特征長度，也就是說，在升力監測系數中，分母變為 1 ，那么，監測升力系數也就是升力值本省的大小。依舊參考本書的 P159 頁最下面的“注意”。

3.基于觀點2的想法，通過修改參考值來再次對該模型進行了計算。此處的參考值設定為，密度是2，速度是1，L依舊不變，為1，也即在參考值中為默認的特征長度。

升力和阻力的監測結果

其中升力的所謂穩定值為

27.098001
44343.885

27.099001
44350.497

27.100002
44360.482

阻力的穩定值為

27.098001
8171.8607

27.099001
8172.3052

27.100002
8173.3354

4.從調整參考值后的升力系數監測曲線來看，課本中的升力大小為45712，參考值調整后的升力為44360，誤差為3%，確實現了觀點2的想法，也驗證了在參考值中特征長度不一定非的是物理模型的特征長度。只要保證升力監測系數的分母為1，那么監視的升力系數就是我們需要的升力大小而不是升力系數的大小。

至于升力系數的計算，就按照標準的公式就可以。

再來看下另外一個例子。

例子來源：fluent入門與進階教程。于勇，北京理工大學出版社。

第三章第二節，二維定常可壓縮流場分析----NACA0006翼型氣動力計算。

同樣，我們只是對參考值進行修改，依舊是速度和密度，其余的均保持不變，確保升力系數的分母為1。這里只提供升力和阻力監測的曲線。其趨勢和課本例子趨勢一致。

其中，升力值為33165，依據升力值所計算得到的升力系數是0.7295，和課本例子監測所得的升力系數相差無幾。

5.小結。通過設置參考值相關變量，可以直接監視模型所受到的感興趣的力的變化情況，而不是相關系數的變化，從而便于直接對物理模型進行后處理的分析和評價。因此，在后續的計算中，我們保證參考值的設定，使得升力和阻力系數的分母為1，那么監視的升力和阻力系數就是我們直接所需要的力的大小。

自己體會，錯對請指出，共同進步