繞流的案例
圓柱繞流仿真分析
摘要
圓柱低速定常繞流的流型只與Re數有關。在Re≤1時，流場中的慣性力與粘性力相比居次要地位，圓柱上下游的流線前后對稱，阻力系數近似與Re成反比(阻力系數為10~60)，此Re數范圍的繞流稱為斯托克斯區；隨著Re的增大，圓柱上下游的流線逐漸失去對稱性。
當Re>4時，沿圓柱表面流動的流體在到達圓柱頂點（90度）附近就離開了壁面，分離后的流體在圓柱下游形成一對固定不動的對稱漩渦（附著渦），渦內流體自成封閉回路而成為“死水區”（阻力系數2～4）；隨著Re的增大，死水區逐漸拉長圓柱前后流場的非對稱性逐漸明顯，此Re數范圍稱為對稱尾流區。Re>40以后，附著渦瓦解，圓柱下游流場不再是定常的，圓柱后緣上下兩側有渦周期性地輪流脫落，形成規則排列的渦陣，這種渦陣稱為卡門渦街；此Re數范圍稱為卡門渦街區（阻力系數1～2）。
Re>300以后，圓柱后的“渦街”逐漸失去規則性和周期性，但分離點（約82度）前圓柱壁面附近仍為層流邊界層，分離點后為層流尾流。當Re*>200000~400000時，層流邊界層隨時有可能轉涙為湍流，分離點后移至100度以后，湍流時繞流尾跡寬度減小，阻力系數驟減（從1減到0.2）。
2. 物理模型介紹
在一定條件下的來流繞過一些物體是，物體兩側會周期性地脫落處旋轉方向相反，并排列成有規則的雙列渦旋。為研究這一具有明顯流動特征的流動，現以ANSYS18.0作為計算平臺，并將圓柱作為繞流流動結構研究的物理模型進行研究。
本案例所模擬的是低雷諾數圓柱繞流。圖1是模型示意圖，模型中圓柱直徑10mm，計算域X*Y*Z為100mm*200mm*1mm。
展開 基于LS-DYNA-ICFD法計算圓柱繞流特性 （經典流固耦合問題分析）
基于LS-DYNA-ICFD法計算圓柱繞流特性 （經典流固耦合問題分析）
1、背景及意義
圓柱繞流問題是經典的流體力學問題。在流體力學的領域，圓柱繞流屬于一個經典問題和研究的熱點。圓柱繞流可以作為許多工程問題中的簡單模型進行模擬研究，進一步讓其在實際工作中發揮作用如：海底管道、大型煙囪、飛機機翼ｍ等，所以針對于圓柱繞流流動特性的分析的重要性不言而喻。在工業生產過程中，圓柱繞流問題也很常見，如海水海底輸油管道周圍的流動、熱交換器管束熔化的工作流體等。與此同時，針對所有可能產生流體繞流的設備，柱體下游的旋渦規律性的脫落，這些都會促使柱體產生多個方向的振動，增加柱體的
疲勞程度，嚴重時會損壞整個結構的穩定性，因此展開圓柱繞流流動特性的研究對實際工程具有重要的指導意義。
展開 基于FLUENT的圓柱繞流數值模擬
關鍵詞：FLUENT，圓柱繞流，結構優化，計算流體力學，流場特性
利用FLUENT軟件對圓柱繞流過程進行數值模擬。通過數值模擬手段探討圓柱繞流過程中流體的速度、壓力、湍動能分布，以研究其流場特性。主要評價指標為速度分布和湍動能分布。以某一確定結構參數和操作參數的圓柱繞流為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了圓柱繞流過程的流場特性，以云圖方式顯示了其流場的速度分布和壓力分布。
在仿真過程中，首先建立圓柱繞流三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網格劃分。隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用SST k-omega模型來描述流體的流動特性。后續可以通過改變結構參數和操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步優化其流場分布效果，找到所需最優結構參數及操作參數。
建立幾何模型時對其進行適當的結構優化便于數值模擬過程，網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.2即可滿足一般仿真需求。幾何模型如圖1所示，網格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網格劃分
初始速度分布如圖3所示，初始速度分布如圖4所示：
圖3初始速度分布
圖4初始壓力分布
流動2s時刻，速度、壓力及湍動能分布如圖5、圖6和圖7所示：
圖5流動2s時刻速度分布
圖6流動2s時刻壓力分布
圖7 流動2s時刻湍動能分布
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 孤立翼型的氣體繞流
圖 9-3-47 翼型升力計算結果
以上是在攻角為 10°、來流馬赫數為 0.6，對翼型繞流進行的仿真模擬計算，從壓力分布圖和馬赫數分布圖可明顯看出，翼型頭部沒有出現激波。下面在攻角不變的條件下，對來流馬赫數為 2.0 時的繞流情況進行重新計算。
第十步、超音速繞流的計算
將來流馬赫數改為 2，其它設置不變，重新計算，經過 207 次迭代后，殘差收斂，殘差收斂曲線如圖 9-3-48 所示
圖 9-3-48 殘差收斂曲線
1、 翼型附近的壓力分布云圖
翼型附近的壓力分布云圖如圖 9-3-49 所示。明顯看出，與亞音速繞流最大的區別是翼型頭部區域出現了明顯的間斷面，也就是在超音速繞流中出現了激波現象。
圖 9-3-49 超音速繞流壓力分布云圖
2、 壓力分布的等值線翼型附加壓力分布等值線如圖 9-3-50 所示，明顯看出在翼型頭部區域壓力梯度非常高， 這也是形成間斷面的原因。
圖 9-3-50 超音速繞流等壓力線圖
3、 翼型附近的馬赫數分布翼型附近的等馬赫數線如圖 9-3-51 所示。
圖 9-3-51 超音速繞流等馬赫數線圖
展開 
雙圓柱繞流噪聲研究
4 結論
在非定常CFD計算結果的基礎上采用Actran的聲類比方法來計算雙圓柱繞流的噪聲源，進而采用其有限元聲傳播計算程序計算外部聲場，通過與試驗中測得麥克風的聲壓級進行對比誤差小、精度高，Actran可用于預測模擬飛機起落架或機翼、汽車后視鏡或立柱、機車受電弓等復雜部件的繞流氣動噪聲問題，并為低噪聲設計提供優化指導意見。
案例解析|基于自適應網格的圓柱繞流分析
前言
圓柱繞流是流體力學中的一個經典問題。這是一個具有實際重要性的問題:橋墩、冷卻塔等都是我們所面對的圓柱繞流的典型例子。旋渦脫落是這類結構在高雷諾數范圍內流動時出現的一種重要現象，旋渦脫落的頻率和旋渦振動幅值的分析在該結構設計中起著重要的作用。在本教程中，使用OpenFOAM對圓柱周圍的層流進行了模擬，并對圓柱繞流的物理性質進行了評述。
模型簡化
圓柱體直徑為10mm，高10mm。
ABAQUS/CFD圓柱繞流實現卡門渦街
圖1 圓柱繞流實驗中觀察到的卡門渦街現象
二、ABAQUS中實現卡門渦街現象
ABAQUS作為一款功能強大的工程模擬有限元軟件，自帶“大型動畫制作”功能。本部分內容將簡單介紹如何在ABAQUS中實現簡單的卡門渦街現象。
本部分內容需要用到ABAQUS/CFD模塊，最終實現的效果如圖2所示。借助該案例也簡單介紹一下CFD模塊的具體建模過程。
圖2 ABAQUS中圓柱繞流產生卡門渦街
建模步驟
1、打開ABAQUS6.14，選擇With CFD Model；
2、創建Part-KarmanVortex，Part設置如圖3所示，建立草圖如圖4所示，拉伸厚度0.01m，如圖5所示。
圖3 Part設置
圖4 Part草圖參數設置
圖5 拉伸厚度
3、對部件進行分區，各部分參數如圖6所示。
展開 CFX與ANSYS的繞流耦合仿真 ￥18.8
CFX與ANSYS的繞流耦合仿真
ANSYS和CFD的耦合仿真是耦合場的一大經典應用，通過流體分析可以獲取固體上所需要的壓力，還可以獲取固
體對流體的影響，各取所需，以真實的展示流體場的流動效果
流體和固體的耦合分析分為單向和雙向耦合分析，即傳遞受力或結構變形是一步完成的還是兩者之間交互進行
的。一般來或單向耦合相對簡單，一般是穩態流體分析的結果直接讀取到固體的受力面上即可獲取固體所需要
的應力應變分析。而雙向耦合一般都是瞬態分析，需要考慮兩者之間的交互作用，相互影響，相對計算時間慢
，設置較繁瑣，結果文件大。
本實例以圓管繞流為例，介紹流固雙向耦合仿真的基本過程
Workbench平臺設置瞬態分析模塊
設置圓管受力所需要的邊界條件，固定圓管的軸向移動，關鍵一點選擇圓管的外表面設置流固耦合的作用面
（fluid solid interface）還要設置圓管有一定的支撐效果
設置求解相關的設置，設置步長，設置結束時間，設置大變形等
導出inp文件
設置CFX流體分析的分析類型，設置耦合場，添加ansys的inp文件
6.設置相應的流體邊界條件，包括進出口和對稱等設置
7.設置相應的求解器控制
8.求解查看結
速度分布
流線分布
圓管應力
以下包括相應的分析源文件，主要包括ANSYS文件，CFX設置的文件，結果需要重新計算才能查看相應的結果
展開 基于PINN的極少監督數據二維非定常圓柱繞流模擬
本論文利用飛槳框架和科學計算工具組件PaddleScience，首次實現了基于物理信息約束神經元網絡（PINN）方法，利用極少量監督點模擬二維非定常不可壓縮圓柱繞流。通過與基于有限體積法（FVM）的CFD求解方法對比，證明PINN方法在求解精度上能夠達到FVM方法同等的精度。同時利用預先訓練好的網絡模型，每個時間步的結果預測只需8ms，遠遠快于FVM方法計算速度，這是因為PINN方法可以在GPU上實現不同時間步的并行計算。但是PINN模型的訓練較為耗時，未來需要開發更高效的算法來解決訓練耗時長的問題。
研究方法
二維非定常不可壓圓柱繞流問題描述
二維非定常不可壓縮圓柱繞流是一種典型的非定常不可壓縮流體現象，包含了流動邊界層、流動分離、逆壓梯度、粘性耗散等典型的流動現象，常常被用來驗證數值求解算法。在本論文中，我們也選用圓柱繞流作為驗證案例，選取的圓柱繞流幾何和邊界設置如圖2所示。
整體流動為長方形區域，左側為速度入口，右側為壓力出口，上下界面為無限遠界面（即不設置邊界條件），中間放置了一個直徑為D=1cm的圓柱。圓柱表面滿足無滑移條件，速度為0m/s。左側入口的速度為1m/s，右側的壓力為0Pa。流體的運動粘性系數為
0.4cm2/s
，密度為1kg/m3。根據上述參數，可以確定流動的雷諾數Re=250。流動的初始時刻狀態由CFD軟件OpenFOAM進行非定常模擬結果得到，其中OpenFOAM的時間步長設置為0.5ms。
展開 基于comsol的自由液面的斜坡斜圓柱繞流仿真 ￥1870
</p><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_rar.gif"><a href="https://oss.jishulink.com/upload/201909/d84bfa0e6ec74171ba71a2033455184b.rar" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(0, 102, 204);">自由液面繞流.rar</a></p><p><br></p><p>利用comsol的兩相流：</p><p>1、繪制幾何，1度的斜坡，45度的斜圓柱。 以及上下空氣層與水層。</p><p>2、入口流速，依靠重力加速</p><p>3、水流繞流圓柱，再圓柱背后留下穩定的水坑。</p><p>4、可以對比不同的圓柱傾斜角度，水層厚度帶來的 阻力系數的變化。
展開 [問題討論]基于ICEM和FLUENT的二維圓柱繞流嵌套網格實例
不同雷諾數下圓柱繞流仿真計算[J]. 武漢理工大學學報,2008,30(12):129-132. [2017-09-22].
本文轉自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_af99efb50102xoh3.html，有刪減。
圓柱繞流問題模擬
對經典算例圓柱繞流進行了模擬，雷諾數為2萬左右，入口流速為1米/秒，小球直徑為0.2m，采用RNGKE模型來求解，檢測阻力系數和升力系數，如下所示。
圓柱繞流氣動噪聲FLUENT仿真 ￥499
本算例以圓柱繞流為模型，仿真計算湍流導致的氣動噪聲聲源。
付費內容包含具體設置過程，詳細的仿真原理及步驟，請參考個人簡介中的聯系方式。
模型幾何尺寸
模型網格
氣動噪聲仿真結果
36 Fluent實用案例 | FW-H 圓柱繞流氣動噪聲計算
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3.4 邊界條件設置
根據幾何圖中的邊界條件對邊界條件進行設置，具體的設置如下圖所示，其中速度入口采用69.2m/s，具體設置如下圖：
3.5 初始化設置
首先進行標準初始化設置，具體設置如下圖：
3.6 計算設置
此處進行的計算設置如下：
4 FW-H計算設置
4.1 FW-H模型開啟
首先對圓柱繞流進行計算，并對升力和阻力等結果進行監測，待計算結果穩定后，開啟對應的聲學模型，相關模型設置如下圖所示。
Fluent專家-流動-3 (圓柱繞流)
ywj.rar
wb1.rar
(圓柱繞流)
案例簡介
模型如下圖所示，其中來流流速為1m/s，我們通過fluent來分析圓柱外流場情況。
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10271
