FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真

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FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖1

01

問題介紹

如下圖所示的兩個圓柱尺寸為直徑D=0.04m間距5D,計算域為4mx2m。計算雷諾數200的層流非定常工況,監測圓柱上的升力、阻力和渦街。假設流體介質為空氣,密度為1,粘度 為0.0002,來流速度為1。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖2
FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖3

02

網格情況

ICEM結構網格,圓柱附近以及渦街區域加密。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖4
FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖5

03

相關公式

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖6

空氣密度1

粘度0.0002

計算得到

U=1

Sr=0.178497

T=4.462425

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖7

04

基本設置

1瞬態計算

其實建議先用穩態計算,得到穩定流場后再切換為瞬態計算,能夠減少渦街出現的等待時間。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖8

2層流模型

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖9

3設置流體介質屬性

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖10

4設置來流速度

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖11

5出口設置為壓力出口

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖12

6上、下邊界設置為對稱邊界或移動邊界(下圖設置的是移動邊界,移動速度與來流速度相同)

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖13

7設置升力監測(阻力監測設置方法相同)

勾選Per Zone,以便能夠分別監測并顯示兩個圓柱上的升力。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖14

8若希望在CFD POST中做動畫,可設置自動保存

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖15

9從入口初始化

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖16

10為了仿真時能夠實時監測動態情況,可設置監測(此處的監測結果也可以用來在FLUENT中制作動畫)。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖17

10為了得到比較好的結果,時間步長可取小一些

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖18
FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖19

05

基本結果

低雷諾數層流情況下,渦街出來得很慢。需要計算很久。本算例先穩態計算,然后使用服務器計算瞬態流場,跑了一個晚上,才剛剛開始出來渦街,所以下面展示的結果也都是還沒有形成完整渦街時的結果。

1渦量云圖

可以看到渦街已經出現,但僅僅是剛剛出現。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖20

來個放大圖。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖21

2整體速度云圖

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖22

3升力曲線

形成完整的渦街后,升力曲線將呈現正常的正(余)弦曲線(要計算蠻久,懶得算了,從下圖可看出,繼續計算結果必然是可以接受的)。

FLUENT精典案例#371-低雷諾數層流串列雙圓柱繞流仿真的圖23

06

軟件版本

FLUENT2020R1

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