圓柱繞流計算的案例
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 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。
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 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。
OpenFOAM計算圓柱繞流，包括所有計算設置文件及結果文件 ￥60
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[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。
OpenFOAM-圓柱繞流
等到計算結束
然后可將計算結果導入paraview或者tecplot當中進行后處理
教程到此結束，未盡事宜，可參考視頻教程。
OpenFOAM-圓柱繞流教程
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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。
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 圓柱繞流流致噪聲仿真分析
本技術貼從典型的漩渦脫落管內噪聲為例，介紹管內流動噪聲的計算方法。
本文使用ANSYS Fluent 19.0軟件，對圓柱擾流流動所引起的誘導噪聲進行聲比擬仿真，內容包括網格導入、模型選擇、材料物性、邊界條件、求解參數、后處理的設置。通過聲比擬方法獲得擾流流場和噪聲。
2. 模型仿真描述
本仿真為2D模型，圓柱直徑為1.9cm，來流風速為69.2m/s。基于直徑的雷諾數為90000，流場的計算域上游為5倍的圓柱直徑，下游為20倍圓柱直徑，采用2D LES模型進行模擬。
3. 操作步驟
3.1. 創建工作目錄并啟動Fluent
啟動Fluent 19.0，在Fluent Launcher中，Dimension選擇2D，Display Options中勾選Display Mesh After Reading和Workbench Color Scheme，勾選Double Precision，Processing Options選擇Serial，點擊OK啟動Fluent。
3.2. 導入網格文件
菜單中點擊【File】>【Read】>【Mesh…】，選取網格文件cylinder2d.msh.gz，點擊OK導入網格。此時，圖形界面中可以查看導入的網格。
3.3. General一般設置
在最左側的樹中，鼠標左鍵雙擊【Setup】>【General】，進行網格相關的操作以及選擇求解器。
3.4. Models模型設置
在最左側的樹中，鼠標左鍵雙擊【Setup】>【Models】，進行物理模型設置。
3.4.1.
展開 
圓柱繞流的層流振蕩
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例模擬了圓柱繞流的層流振蕩現象。
計算域：圓柱直徑2m
物質屬性：密度為1kg/m3，粘度為0.02kg/m-s
邊界條件：來流速度1m/s
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為3998
計算設置
本次計算為非穩態層流計算。
物質屬性
計算物質設置為空氣，設置密度等參數
湍流模型
選擇層流
邊界條件
（1）設置速度入口邊界條件
（2）出口邊界采用出流邊界條件
求解控制
（1）求解方法
（2）松弛因子
計算求解
時間步長設為0.01
計算結果
計算域云圖展示
速度云圖
計算值與實驗值對比
這里對斯特勞哈爾數進行對比，在FLUENT中通過求得圓柱后某點速度隨時間變化，進行傅里葉變化求得斯特勞哈爾數
參考文獻
F.M.White,Fluid Mechanics, 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., New York, NY. 1994
S.J. Kim, C.M. Lee, “Numerical Investigation of Cross-Flow Around a Circular Cylinder at a Low-Reynolds Number Flow Under an Electromagnetic Force”. KSME International Journal. Vol 16, pp. 363-375, 2002
展開 圓柱繞流氣動噪聲FLUENT仿真 ￥499
氣動聲學計算軟件基本上都用的是FW-H方程，完整的氣動噪聲計算應該包括以下三個部分：聲源計算、聲傳播計算和聲輻射計算。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
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
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。
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