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關(guān)鍵詞：FLUENT，圓柱繞流，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，計(jì)算流體力學(xué)，流場(chǎng)特性利用FLUENT軟件對(duì)圓柱繞流過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)數(shù)值模擬手段探討圓柱繞流過(guò)程中流體的速度、壓力、湍動(dòng)能分布，以研究其流場(chǎng)特性。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為速度分布和湍動(dòng)能分布。以某一確定結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的圓柱繞流為例進(jìn)行以下數(shù)值模擬流程介紹。

研究方法 二維非定常不可壓圓柱繞流問(wèn)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(xiàn)象，包含了流動(dòng)邊界層、流動(dòng)分離、逆壓梯度、粘性耗散等典型的流動(dòng)現(xiàn)象，常常被用來(lái)驗(yàn)證數(shù)值求解算法。在本論文中，我們也選用圓柱繞流作為驗(yàn)證案例，選取的圓柱繞流幾何和邊界設(shè)置如圖2所示。

本案例對(duì)圓柱繞流的氣動(dòng)噪聲展開了仿真計(jì)算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計(jì)算模型簡(jiǎn)單，為氣動(dòng)噪聲常用的驗(yàn)證模型。通過(guò)對(duì)該案例的學(xué)習(xí)，后續(xù)可以通過(guò)該方法對(duì)各類航空航天、船舶等領(lǐng)域的氣動(dòng)噪聲展開預(yù)報(bào)。

</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(wěn)定的水坑。</p><p>4、可以對(duì)比不同的圓柱傾斜角度，水層厚度帶來(lái)的 阻力系數(shù)的變化。

基于直徑的雷諾數(shù)為90000，流場(chǎng)的計(jì)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(jìn)行模擬。 3. 操作步驟 3.1.

，并與前人數(shù)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，下圖為Re數(shù)為20和100時(shí)，圓柱繞流工況中，圓柱周圍流場(chǎng)速度x方向分量的分布情況計(jì)算結(jié)果。

通過(guò)靜止圓柱繞流、Taylor-Couette 流和振動(dòng)圓柱繞流驗(yàn)證該函數(shù)的有效性，表明改進(jìn)的權(quán)重函數(shù)可作為一種合理的浸入運(yùn)動(dòng)邊界方案。靜止圓柱繞流為了驗(yàn)證權(quán)重函數(shù)的修正效果，本文采用下述方法，基于不同 b 的權(quán)重函數(shù)驗(yàn)證不同雷諾數(shù)下均勻來(lái)流靜止圓柱繞流問(wèn)題，并與文獻(xiàn)的結(jié)果對(duì)比。求解區(qū)域如圖 1 所示。

這里以建立圓柱繞流網(wǎng)格為例，來(lái)說(shuō)明網(wǎng)格建立時(shí)遇到的問(wèn)題，以及如何解決。圓柱直徑為10mm。建立圓柱繞流網(wǎng)格時(shí)，第一個(gè)遇到的問(wèn)題就是網(wǎng)格類型，由于圓柱繞流存在周期性脫離的漩渦，而漩渦的方向未知，因此這里選擇非結(jié)構(gòu)多面體網(wǎng)格。

效果圓柱繞流設(shè)定圓柱半徑為0.05m，流體介質(zhì)為空氣，來(lái)流速度100m/s。得到繞流結(jié)果如下，可以看出自研求解器結(jié)果和Fluent結(jié)果基本是吻合的，這也標(biāo)志著自研求解器結(jié)果具備了一定的實(shí)用性。自研求解器結(jié)果FLUENT結(jié)果翼型繞流NACA 0012翼型，弦長(zhǎng)1m，流體介質(zhì)為空氣，來(lái)流速度100m/s。

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VIM案例：復(fù)雜的圓柱繞流問(wèn)題AcuSolve輸出流體載荷，更新固體的位移，MotionSolve 接受流體載荷并求解固體速度/加速度/位移。 VIM案例：AcuSolve模擬水池晃動(dòng)，耦合連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)MotionSolve的濕表面必須是剛體，其余部分可以是柔性體，分析結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變。

不同截面纜索受到的海流阻力可簡(jiǎn)化為經(jīng)典的圓柱繞流模型，且海流可看作是一種穩(wěn)定的平面流動(dòng)，單位長(zhǎng)度上纜索受到的海流力[5]可表示為式（1）和式（2）中：fD為圓柱形纜索單位長(zhǎng)度上受到的法向海流力，又稱阻力；fDf為圓柱形纜索單位長(zhǎng)度上受到的切向海流力，又稱摩擦力；CD為法向阻力系數(shù)；Cf為切向阻力系數(shù)；vc為法向相對(duì)海流速度；vf為切向相對(duì)海流速度；ρW為海水密度；D為圓柱形纜索的直徑。

BurboBank風(fēng)電廠樁基的湍流模擬結(jié)果BurboBank風(fēng)電廠樁基附近泥沙在5天內(nèi)的侵蝕和堆積情況，揭示了海床在5天內(nèi)的形態(tài)變化04 研究結(jié)論使用三維水動(dòng)力在實(shí)驗(yàn)室尺度上模擬了一個(gè)圓柱體周圍的流動(dòng)，對(duì)圓柱體繞流的測(cè)量結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。盡管三維水動(dòng)力無(wú)法達(dá)到與CFD求解器相同的精度，但它仍然可以捕捉并表現(xiàn)流體的關(guān)鍵特征。

</p><p>本案例展示了一圓柱繞流形成的卡門渦街流與一懸臂梁形成耦合振動(dòng)的過(guò)程，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202212/cc024e6ec4474e71a9b752e7393daddd.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p>感興趣的朋友，可以下載模型源文件，歡迎交流</p><p><