二维圆柱绕流

二维圆柱绕流问题
问题描述：将三维的悬空管道涡激振动问题简化为二维的圆柱绕流问题，描述其漩涡的脱落以及圆柱面的压力情况变化，流场的分布，为三维的模拟进行准备。

1.不考虑海底影响，考虑重力加速度，海面对称边界，网格采用4边形网格。

流速为0.2m/s ，圆柱直径D 为0.245m ，高10m ，长12m ，圆柱距离outflow 出口为10m ，距离海底为5m 。

模型如下图1所示：
图1 不考虑海底的模型尺寸图
采用标准的εk -湍流模型，湍流强度I 采用下式求得：
0415.0)(16.0Re 16.0125.0125.0=⨯⨯=⨯=--v
d u I 水力直径D=0.245。

圆柱处的升力曲线如图2所示，阻力曲线如图3所示。

压力云图，速度云图和涡量云图分别为图4、5、6所示。

图2 升力曲线图3 阻力曲线图4 压力云图
图5 速度云图
图6 涡量云图
2.不考虑海底，不考虑重力加速度，海面对称边界，采用4边形网格。

不考虑重力，其他设置一样，升力曲线，阻力曲线如图7、8所示。

压力云图、速度云图和涡量云图如图9、10、11所示。

结论：如果不加重力的话，是不对的。

3.考虑海底（圆柱中心离海底为1m），海面对称边界，4边形网格。

流速为0.2m/s，圆柱直径D为0.245m，高10m，长12m，圆柱中心距离outflow出口为10m，距离海底为1m。

模型尺寸如图12：
图12 模型尺寸图
4.考虑海底（圆柱中心离海底为1m），海面墙壁边界，4边形网格。

5.考虑海底（圆柱中心离海底为0.5m），海面墙壁边界，4边形网格。

总结：由于间隙的减小，脱曳力系数和升力系数都相应的增加，管道所受外力增加，且由于升力的增加，使得管道在竖直方向上的位移减小。