1．阻力系數定義

阻力系數：阻力系數常表示為Cd是流體力學中的無因次量，用來表示物體在流體（例如水或是空氣）中的阻力。阻力系數和物體的形狀及其表面特性有關。   

式中，

Cd：阻力系數

F ：阻力（阻力與來流速度方向相同）

pd ：動壓，pd=ρv*v/2 (ρ為空氣密度，v為氣流相對于物體的流速）

A ：參考面積（飛機一般選取機翼面積為參考面積）

在fluent幫助文件中，The force coefficient is defined as force divided by 1/2ρv2A，where ρ，v，A and are the density，velocity，and area。fluent中的定義與上述定義相同。

阻力及阻力系數有方向之分，為流動主流方向，其他方向的阻力很小。設置時需要指定阻力及阻力系數的方向。

2. 動壓

動壓，物體在流體中運動時，在正對流體運動的方向的表面，流體完全受阻，此處的流體速度為0，其動能轉變為壓力能，壓力增大，其壓力稱為全受阻壓力（簡稱全壓或總壓，用P表示），它與未受擾動處的壓力（即靜壓，用P靜表示）之差，稱為動壓（用P動表示）。

經Fluent驗證，動壓=總壓-靜壓

動壓的特點：

（1）只有做定向流動的空氣才呈現出動壓；

（2）動壓具有方向性，僅對與風流方向垂直或斜交的平面施加壓力。垂直流動方向的平面承受的動壓最大，平行流動方向的平面承受的動壓為零；

（3）在同一流動斷面上，因各點風速不等，其動壓各不相同；

（4）動壓無絕對壓力與相對壓力之分，總是大于零

3. Fluent中的阻力系數

從定義可以看出，阻力系數與速度、面積及密度有關，Fluent中需要首先指定阻力系數計算時的參考值

（Force coefficients use the reference area, density, and velocity. In addition, the pressure force calculation uses the reference pressure.）

參考值reference values：

參考面積Area：為迎風面積，對管內流，參考面積為圓管截面積

參考密度：參考溫度對于的密度，設置為流場中的平均密度，與操作密度不同

參考速度：氣流與物體的相對速度，若固體保持靜止，則為氣體流速

注：這里有個問題，參考速度與參考密度只有在計算之后才能夠知道，那如何從計算開始時就監測阻力系數？

 

操作標準：在計算之后，通過某計算域的平均密度及速度指定參考密度及參考速度，然后通過后處理Results---Forces輸出阻力系數。

4. Fluent中阻力系數的輸出

Fluent中阻力系數有兩種輸出方式。

4.1 監視器輸出

Solution → Reports → Definitions → New → Force Report → Drag...

Per Zone：指定是否在每個墻壁區域上分別監控多個墻壁區域的阻力。如果打開，表示輸出選中的每個wall單獨的阻力系數，當此選項關閉（默認）時，Fluent計算并監控所有選定墻壁區域組合在一起的總阻力。

Average Over (Time-Steps), Average Over (Iterations)：多個時間步或迭代步輸出一次，如指定的數值為5，表示五個迭代步輸出一次，且輸出的是這五個迭代步的平均值。

Force Vector：有X、Y、Z欄，阻力系數的方向，一般為主流方向。

Compute：可在控制欄輸出阻力及其系數的數值

4.2 后處理輸出

 Results---Reports---Forces

界面與第一種方式界面相似。對于Wall Zones的選取，想要計算哪個wall上的阻力，就選取哪個wall。

值得注意的是，對于wall-pipe和wall-pipe-shadow，兩個面并不是同一個面，所相鄰的計算域不同，計算出的結果差別很大，要選取正確。

上面為輸出的結果，Forces及Coefficients均有三個參數，分別為Pressure、Viscous、Total。其中Viscous表示阻力相關，Forces---Viscous表示阻力，Coefficients-- -Viscous表示阻力系數。Forces-Direction Vector(0 0 1)表示z方向的阻力及系數。

上面的結果：阻力為0.013730473，阻力系數為1.2672903。與第一種方式的輸出結果相同。

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