2021年流体力学Fluent报告——圆柱绕流

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用Fluent计算二维圆柱绕流

边界层网格（一）

边界层网格：mesh/boundary layer/create boundary layer 边界层网格设置有两种方法：uniform or aspect ratio based

Uniform包含四个参数： first row（a）指定第一层边界层的厚度 Growth factor（b/a）边界层厚度增长的比例，但如果相邻边的节点分布已经确定，则网格会自动调整 Rows边界层层数 Depth（D）总的边界层厚度这四个参数中任意设定三个，则程序会自动算出第四个参数的值
使用Gambit生成网格

确定几何形状
点 ——> 直线、曲线 —封闭—> 面（特殊面）布尔运算(Unit, Subtract, Intersect)，移动和拷贝(Move/Copy) 分裂与合并(Split, Merge)，连接与解除连接(connect, disconnect)

生成计算网格
线网格 ——>（边界层网格） ——> 面网格（结构、非结构）单元形式：三角形单元、四边形单元、混合单元
网格类型

结构网格（structured grid ）
节点排列有序、邻点间的关系明确

非结构网格（unstructured grid）
节点位置无法用一个固定的法则排序生成过程复杂，但有极好的适应性

Gambit网格生成
结构网格 —— Map 块结构网格 —— Submap 非结构网格 —— Pave
用Fluent计算二维圆柱绕流
王吉飞 wangjifei@
主要内容

计算流体力学简介

Fluent软件简介二维圆柱绕流标准算例

圆柱绕流的fluent数值模拟-算例演示

Fluent运算
（3）选择基本物理模型单击导航栏中的Models，打开Models面板，双击Energy-Off，弹出对话框。对勾勾中，单击OK；双击Viscous-Laminar，弹出对话框选择K-epsilon(2eqn)，保持默认参数，单击OK。
Fluent运算
（4）设置材料属性单击导航栏中的Materials，打开Materials面板，单击Create/Edit，在材料编辑对话框中单击Fluent Datebase，打开材料库选择材料 water-liquid（h2o<1>）,单击copy。
创建几何模C型reate a geometric model
（14）生成网格生成壳网格，单击Compute生成网格。
创建几何模C型reate a geometric model
（15）观察并保存网格 File选择Mesh，单击Save Mesh As，保存生成的网格为Vertex.uns。
创建几何模C型reate a geometric model
创建几何模C型reate a geometric model
（3）创建Point 其余点根据基点偏移生成，左键选中，中键确定
创建几何模C型reate a geometric model
（4）创建线创建两个点之间的curve,依次确定两点，中键确定
创建几何模C型reate a geometric model
创建几何模C型reate a geometric model
（8）删除所有的点和线，英文输入法下左键选中整个区域按键盘V键
创建几何模C型reate a geometric model
（9）创建几何模型拓扑结构
创建几何模C型reate a geometric model

FLUENT系列资料3之直排圆柱绕流

圆柱绕流（顺排）1、流动问题如图给出了圆柱绕流的计算区域的几何尺寸, 其中L=1.2m，W=0.5m，r=0.02m，l2=0.1m，l1=0.2m，入口速度为0.01m/s，圆柱横向间隔0.1m，竖向间隔为0.1m，分析不同排列方式的流场情况。

本例涉及到：一、利用GAMBIT建立圆柱绕流的计算模型（1）在CAD中画出圆柱绕流的图形（2）将CAD图形输出为*.sat的文件格式（3）用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件（4）对各条边定义网格节点的分布（5）在面上创建网格（6）定义边界内型（7）为FLUENT5/6输出网格文件二、利用FLUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件（2）确定长度单位：MM（3）确定流体材料及其物理属性（4）确定边界类型（5）计算初始化并设置监视器（6）使用非耦合、隐式求解器求解（7）利用图形显示方法观察流场与温度场一、前处理——用CAD画出圆柱绕流的结构图并导入GAMBIT中在CAD中按所给的尺寸画出圆柱绕流的结构图，画完后输出为drawing1.sat的文件（如图1所示）。

CAD中的操作：文件→输出…点击保存到你想保存到的文件夹中。

圆柱绕流的结构图图1 CAD保存为sat格式的文件启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。

第1步：确定求解器选择用于进行CFD计算的求解器。

操作：Solver→FLUENT5/6第2步：导入圆柱绕流的结构图操作：File→Import→ACIS…点击Browse找到刚才从CAD中输出的drawing1.sat文件，选中后点击Accept即可导入所需的图形。

（需在CAD中将所画的图形创建成面域，否则无法读入）第3步：确定边界线的内部节点分布并创建结构化网络1、创建各条边上的节点分布操作：MESH→EDGE→打开的“MESH Edges”对话框如图2所示。

（1）点击Edges右侧的黄色区域，使其处于活动状态；（2）Shift+鼠标左键，点击所需划分的边线；（3）选择Interval size，并输入值10；（4）点击Apply，生成各条边上的节点分布。

流体力学Fluent报告——圆柱绕流

亚临界雷诺数下串列单圆柱与圆柱绕流的数值模拟之阳早格格创做目要：原文使用Fluent硬件中的RNG k-ε模型对付亚临界雷诺数下二维串列圆柱战圆柱绕流问题举止了数值钻研，通过截止对付比，分解了雷诺数、柱体形状对付柱体绕流阻力、降力以及涡脱频次的效率.普遍而止，Re数越大，圆柱的阻力越大，圆柱体则可则；而Re越大，二种柱体的降力均越大.相对付于圆柱，共种条件下，圆柱受到的阻力要大；好异天，圆柱涡脱降频次要小.Re越大，串列柱体的Sr数越靠近于单圆柱体的Sr数.闭键字：圆柱绕流、降力系数、阻力系数、斯特劳哈我数正在工程试验中，如航空、航天、航海、体育疏通、风工程及大天接通等广大的本量范畴中，绕流钻研正在工程本量中具备要害的意思.当流体流过圆柱时, 由于漩涡脱降，正在圆柱体上爆收接变效率力.那种效率力引起柱体的振荡及资料的疲倦，益坏结构，成果宽沉.果此，近些年去，稠稀博家战教者对付于圆柱绕流问题举止过细致的钻研，特天是圆柱所受阻力、降力战涡脱降以及涡致振荡问题.沈坐龙等[1]鉴于RNG k⁃ε模型，采与有限体积法钻研了亚临界雷诺数下二维圆柱战圆柱绕流数值模拟，得到了圆柱战圆柱绕流阻力系数Cd与Strouhal 数随雷诺数的变更顺序.姚熊明等[2]采与估计流体硬件CFX中LES模型估计了二维不可压缩匀称流中孤坐圆柱及串列单圆柱的火能源个性.使用非结构化网格六里体单元战有限体积法对付二维N- S圆程举止供解.他们着沉钻研了下雷诺数时串列单圆柱正在分歧间距比时的压力分集、阻力、降力及Sr数随Re数的变更趋势.费宝玲等[3]用FLUENT硬件对付串列圆柱绕流举止了二维模拟，他们采用间距比L/D(L为二圆柱核心间的距离，D为圆柱直径)2、3、4共3个间距举止了数值分解.估计均正在Re = 200 的非定常条件下举止.估计了圆柱的降阻力系数、尾涡脱降频次等形貌绕流问题的主要参量，分解了分歧间距对付圆柱间相互效率战尾流个性的效率.圆柱绕流的一个要害个性是震动形态与决于雷诺数.Lienhard[4]归纳了洪量的真验钻研截止并给出了圆柱体尾流形态随雷诺数变更的顺序.当Re<5时，圆柱上下游的流线呈对付称分集,流体本去不摆脱圆柱体，不旋涡爆收.此时与理念流体相似，若改变流背，上下游流形仍相共.当5<Re<40时,鸿沟层爆收分散,分散剪切层正在圆柱体里前产死一对付宁静的“附着涡”.当40<Re<150时，震动脆持层流状态而且流体旋涡接替天从圆柱后部做周期性的脱降并正在尾流中产死二列接叉排列的涡，即卡门涡街.从150<Re<300启初，旋涡里里启初由层流背湍流转捩，直至减少至3x105安排，此时圆柱体表面附近的鸿沟层仍为层流，所有涡街渐渐转化成湍流，及e<3xl05称为亚临界天区.当3xl05<Re<3.5x106时,鸿沟层的震动也渐渐趋于湍流状态，尾流中不明隐的涡街结构，称为临界状态.[5]圆柱绕流的另一个隐著个性是斯特劳哈我数是雷诺数的函数.早正在1878年，捷克科教家Strouhal[6]便对付风吹过金属丝时收出鸣喊声做过钻研，创造金属丝的风鸣音调与风速成正比,共时与弦线之细细成反比，并提出估计涡脱降频次f的体味公式:式中即斯特劳哈我数Sr由Re所唯一决定.原文使用Fluent硬件中的RNG k-ε模型对付亚临界雷诺数下二维串列圆柱战圆柱绕流问题举止了数值钻研，通过截止对付比，分解了雷诺数、柱体形状对付柱体绕流阻力、降力以及涡脱频次的效率.1.数教模型1.1统造圆程对付于停止圆柱绕流，原文钻研对付象为二维不可压缩震动.正在直角坐标系下，其疏通顺序可用N-S圆程去形貌，连绝性圆程战动量圆程分别为:其中ui为速度分量；p为压力；ρ为流体的稀度；ν为流体的能源黏性系数.对付于湍流情况，原文采与RNG k⁃ε模型，RNG k⁃ε模型是k⁃ε模型的矫正规划.通过正在大尺度疏通战建正后的粘度项体现小尺度的效率，而使那些小尺度疏通有系统天从统造圆程中去除.所得到的k圆程战ε圆程，与尺度k⁃ε模型非常相似，其表白式如下：其中Gk为由于仄衡速度梯度引起的湍动能的爆收项，，，体味常数=0.084 5，==1.39，=1.68.相对付于尺度k⁃ε模型，RNG k⁃ε模型通过建正湍动粘度，思量了仄衡震动中的转动及转动震动情况，RNG k⁃ε模型不妨更佳的处理下应变率及流线蜿蜒程度较大的震动.1.2相闭参数圆柱绕流的相闭参数主要有雷诺数Re、斯特劳哈我数Sr、降力系数Cl战阻力系数Cd，底下给出各个参数的估计公式战物理意思.雷诺数Re与圆柱绕流的状态战雷诺数有很大闭系，雷诺数代表惯性力战粘性力之比：其中U为去流速度；L为个性少度，原文与圆柱直径或者圆柱边少；为流体稀度；、分别为流体介量能源粘度战疏通粘度.斯特劳哈我数Sr是Strouhal 指出圆柱绕流后正在圆柱后里不妨出现接替脱降的旋涡，旋涡脱降频次、风速、圆柱直径之间存留一个闭系：式中：Sr为斯托罗哈数，与决于结构的形状断里；f 为旋涡脱降频次；L为结构的个性尺寸； U 为去流速度.阻力系数战降力系数是表征柱体阻力、降力的无量目参数.定义为：，式中ρ为流体稀度；V为去流速度；A为迎流截里里积；战.由于涡脱降的闭系，阻力系数将爆收振荡，原文采用仄衡脉动降力去钻研，即与圆均根值去钻研.2.数值估计2.1物理模型二维数值模拟单圆柱流场估计天区的采用如图1所示，圆柱绕流以圆柱体直径为个性尺度D，采用圆柱半径为1.5 mm，估计天区为9D×32D的矩形天区.柱1距上游少度图 1 串列圆柱战圆柱的估计天区5D，下游少度27D，脆持二柱间距 L/D= 2. 5D稳定 (L是二圆柱核心连线少度)，二柱到上下鸿沟距离相等.对付于圆柱绕流，采用圆柱边少为个性少度，D=30mm.2.2网格区分估计天区采与分块结构化网格，柱体表面网格干加稀处理，鸿沟区网格相对付稠稀.简直网格区分情况睹图2.其中串列圆柱网格31116个节面，30615个四边形里单元；串图 2 圆柱绕流与圆柱绕流估计域的网格区分列圆柱46446个节面，46550个四边形里单元.2.3鸿沟条件管讲壁里战柱体表面均采与无滑移的停止壁里条件.而出心采用速度出心，出心采用自由出流.去溜速度大小根据Re去树坐，雷诺数分300、3000、12000、30000四个等第，速度大小依次为0.1m/s、1m/s、4m/s、10m/s.2.4估计模型原文湍流模型采与尺度壁里函数的RNG k-ε模型.采与有限容积法供解二维不可压缩粘性流体非定常震动统造圆程，即把估计天区分成很圆柱近壁里网格多小的统造体，对付每个统造体的各个变量举止积分.统造圆程的对付流项采与二阶迎风圆法失集，速度战压力采与SIMPLE算法耦合供解，将所有天区瞅成一个完全举止耦合估计.动量、湍动能战湍动耗集率均采与二阶迎风圆法.先定常估计流场，再用定常估计的截止动做非定常迭代的初初值举止估计.根据初略估计的涡脱频次，牢固树坐时间步少为0. 002s, 正在每个时间步内树坐迭代次数为20.流体介量为液态火.3.估计截止3.1网格模型考证为考证网格独力性，原文估计了网格节面数为8346，里单元为8932的细网格、节面数为31116，里单元为30615的稀网格、节面数为63432，里单元为67434的细稀网格下Re=200、L/D=2的串列网格的Sr数，截止隐现三套网格的估计截止分别为0.143、0.133、0.133.故稀网格可用.而圆柱绕流则采与共级别网格.[7]的估计数据相比较，比较图像如图3所示，最大缺面为2.2%.图3串列圆柱分歧间距的Sr数估计对付比3.2流线与涡量图图 6 Re=3000圆柱绕流流线图图 7 Re=3000圆柱绕流涡量等值线图图 4 Re=3000圆柱绕流流线图图 5 Re=3000圆柱绕流涡量等值线图原文给出了估计历程中雷诺数Re=3000，t=1s时的流线图战涡量图.3.3阻力系数图 9 Re=3000圆柱绕流脉动阻力系数图 8 Re=3000圆柱绕流脉动阻力系数原文给出了Re=3000时，圆柱绕流战圆柱绕流的脉动阻力系数图如下.由图9战错误!未找到引用源。

流体力学Fluent报告——圆柱绕流

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟摘要：本文运用Fｌｕｅｎｔ软件中的RNＧk-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比,分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。

一般而言,Rｅ数越大,方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Rｅ越大,两种柱体的升力均越大。

相对于圆柱,同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。

Ｒe越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Ｓr数。

关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中,绕流研究在工程实际中具有重大的意义。

当流体流过圆柱时, 由于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。

这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳,损坏结构，后果严重。

因此,近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。

沈立龙等[1］基于RNG ｋ⁃ε模型,采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟,得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Ｃ与Ｓｔｒｏｄuhal 数随雷诺数的变化规律。

姚熊亮等［２］采用计算流体软件CFX中LES模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性。

使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维Ｎ-S方程进行求解。

他们着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及Sｒ数随Re数的变化趋势。

费宝玲等［3]用ＦＬUENT软件对串列圆柱绕流进行了二维模拟，他们选取间距比L/Ｄ(Ｌ为两圆柱中心间的距离，D为圆柱直径)2、3、４共３个间距进行了数值分析。

计算均在Re= ２0０的非定常条件下进行。

计算了圆柱的升阻力系数、尾涡脱落频率等描述绕流问题的主要参量,分析了不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响。

圆柱绕流的一个重要特征是流动形态取决于雷诺数。

圆柱绕流fluent分析

二维定常圆柱绕流问题
条件：已知二维定常圆柱绕流，雷诺数分别为Re1=0.058，Re2=0.1， Re3=1.1，流体密度为ρ=998.2(kg/m^3),流体的动力粘度为 μ=0.001003(kg/m*s)。目的：对流场就行分析，得出相应的残差曲线、速度曲线等。解析：1.Re<2300，流动为层流。 2.取定圆柱直径为D=0.06m，流域尺寸为W×H=2m×1.6m，由知可分别计算出平均速度。结果：当Re1=0.058时，U≈9.713E-7(m/s)；当Re2=0.1时，U≈1.675E-6(m/s)；当Re3=1.1时，U≈1.842E-5(m/s)
Gambit建模
• 建模型
• 网格划分
Fluent求解器
Re=0.058
结论：各方程残差已经小于所设置的1×10^(-6)，计算收敛。
结论：1.流线e=0.1
结论：各方程残差已经小于所设置的1×10^(-6)，计算收敛。
结论：1.流线上下对称，左右对称
2.有图知，与Re=0.058时，流线模样基本相同。在Re小于一定数值条件下，流线模样与雷诺数无关。
Re=1.1
结论：各方程残差已经小于所设置的1×10^(-6)，计算收敛。
结论：1.流线上下对称，左右对称 2.圆柱附近速度最小。

利用FLUENT 软件模拟圆柱绕流

利用FLUENT软件模拟圆柱绕流摘要:使用计算流体力学软件FLUENT,模拟均匀来流绕固定圆柱的流动,模拟雷诺数为20 ,40 ,100 时的绕流流动,得到流场的流函数等值线图和速度矢量图。

计算结果表明:当雷诺数增加时,流动表现出一系列不同的构造。

在雷诺数约为40 前后流场有明显变化。

小于这个数时,存在一对位置固定的旋涡。

大于40 时,流场开始变得不稳定,旋涡扩大、脱落、又生成,逐渐发展成两排周期性摆动和交错的旋涡。

并与实验及数值模拟结果比较,确认FLUENT能够很好地预测流动结构。

关键词: 圆柱绕流 FLUENT软件雷诺数1圆柱绕流理论分析研究的状况一个世纪以来,圆柱绕流一直是众多理论分析、实验研究及数值模拟对象。

但迄今对该流动现象物理本质的理解仍是不完整的。

圆柱绕流中,起决定作用的是雷诺数,但还受到许多因素,如阻塞比,来流湍流度,下游边界条件等的影响。

随着雷诺数的增加,粘性不可压缩流体绕圆柱的流动会呈现各种不同的流动状态,在小雷诺数时,流动是定常的,随着雷诺数的增加,圆柱后会出现一对尾涡。

当雷诺数较大时,尾流首先失稳,出现周期性的振荡。

而后附着涡交替脱落, 泻入尾流形成Karman 涡街,随着雷诺数的增加,流动变得越来越复杂,最后发展为湍流。

White[1]认为“圆柱涡流具有经典性的重要意义”。

一般认为圆柱绕流有2 种定常的流动图案:雷诺数为较小时,圆柱后无尾涡;当雷诺数为较大时,圆柱后有一对对称的尾涡。

关于定常流失稳以及出现湍流的临界雷诺数主要是通过应用流场显示技术观察流动形态得到的,所以不是准确值。

对于分界点雷诺数就有不同的见解,Kovasznay 、Roshko 等认为定常流动失稳的临界雷诺数大约为40。

而从周期性尾流到湍流的详细的转变过程的实验研究似乎还是空白。

对均匀来流绕固定圆柱的二维平面流动,国内外许多学者进行过大量的研究。

决定圆柱绕流流态的是雷诺数(Re)的值,Re5<时,流动不发生分离,5Re40<<,在圆柱体后面出现一对位置固定的旋涡; 40Re150<< ,旋涡扩大,然后有一个旋涡开始脱落,接着另一个也脱落,在圆柱体后面又生成新的旋涡,这样逐渐发展成两排周期性摆动和交错的旋涡,即Karman 涡街。

圆柱绕流问题实验报告

圆柱绕流问题实验报告结构01 赵东伟10175021一、物理问题描述求解圆柱绕流问题（均匀来流），利用相关流体力学软件做出针对雷诺数Re分别在5,20,200情况下圆柱绕流的流线图。

选择合适的网格图，并对三种不同情况下的流动现象进行比较分析。

二、控制方程（无量纲）N-S方程组：∂u ∂x +ðvðy=0∂u ∂t +u∂u∂x+uðuðy=−1ρ∂p∂x+ν(ð2uðx2+ð2uðy2)∂v ∂t +u∂v∂x+uðvðy=−1ρ∂p∂x+ν(ð2vðx2+ð2vðy2)无量纲化：∂U ∂X +ðUðY=0∂U ∂t +U∂U∂X+VðUðY=∂P∂X+1Re(ð2UðX2+ð2UðY2)∂U ∂t +U∂V∂X+VðVðY=∂P∂X+1Re(ð2VðX2+ð2VðY2)三、条件设定（网格数，边界条件，求解方法选取，对流项离散格式等）网格数：7662边界条件：{入口边界：U=1,V=0柱体壁面：U=0,V=0出口边界：∂U∂X =0，ðVðX=0上下边界：U=1,V=0求解方法：Re=5,20,200情况下，流动为层流状态，采用SIMPLEC 算法，避免压力项离散产生震荡解对流项离散格式：二阶迎风格式四、计算结果用流体力学软件FLUENT进行模拟计算，GAMBIT生成网格图及计算所得结果图如下：1、网格图2、流线、迹线图Re=5流线Re=5迹线Re=20流线Re=20迹线Re=200流线Re=200迹线五、结果分析由计算结果图可以看出：Re=5时，流动没有分离；Re=20时，流动出现分离，圆柱后产生对称的涡；Re=200时，流动分离加剧，出现脱离的涡。

流体力学4.5 圆柱绕流

柱面上的最大速度点发生在

2
的位置上;
并且 Vbmax 2V
由伯努利方程可以求出压力场
p
p

1 2

V2 V 2
在柱面上 Vr b 0,V b 2V sin
pb

p

1 2
V 2
1 4 sin2
令压力系数cp
流体力学第四章
第四章不可压理想流体平
面无旋流动
4.5圆柱绕流
流体力学第四章
4.5 圆柱绕流
流体力学第四章
4.5.1 无环量圆柱绕流——均匀流、偶极子的组合
一、均匀流与偶极子的组合
在坐标原点，布置一个强度为m，方向与x轴相反的偶极子，再叠加一个沿x轴的均匀流，如图所示。
复势为
W
V z
m
2
1 z
Vrei

m
2
1 r
e
i
相应的速度势及流函数

Vr cos Vr sin

m
2
m
2
1 r
cos

1 r
sin

流体力学第四章
利用 const作流线,得流场图.
流体力学第四章
讨论:
流体力学第四章
（1）零流线
考察 0的流线
sin

2 r
由驻点速度为0得
Vr
V
1
a2 r2

cos

rss
a

2
,
3
2
第一种情况，柱面上速度为零

FLUENT软件在圆柱绕流模拟中的应用

FLUENT软件在圆柱绕流模拟中的应用FLUENT软件在圆柱绕流模拟中的应用随着科学技术的不断发展和计算机技术的广泛应用，流体力学领域的仿真模拟成为研究和解决实际问题的重要手段之一。

FLUENT软件作为一种常用的计算流体力学（CFD）软件，在圆柱绕流模拟中得到了广泛的应用。

本文将结合实际例子，介绍FLUENT软件在圆柱绕流模拟中的应用。

首先，我们了解一下圆柱绕流模拟的背景。

圆柱绕流是一种常见的流体力学现象，广泛存在于工程和自然界中。

圆柱绕流模拟的研究对于研究流体的运动特性、风力发电机组的设计以及海洋工程等领域都具有重要的意义。

而FLUENT软件则是一种用于求解流体力学问题的商业软件，其强大的数值求解能力和丰富的后处理功能使其成为研究圆柱绕流的重要工具。

在圆柱绕流模拟中，首先需要建立计算模型。

FLUENT软件提供了强大的前后处理功能，可以方便地进行几何建模和网格划分。

用户可以通过绘制圆柱的几何模型，设置网格参数、边界条件等相关参数，得到圆柱绕流的计算模型。

FLUENT软件支持多种网格划分方法，如结构化网格和非结构化网格等，用户可以根据具体需求选择合适的划分方法。

建立好计算模型后，接下来需要进行计算设置。

FLUENT软件提供了丰富的物理模型和求解器选择，用户可以根据具体问题选择合适的模型和求解器。

在圆柱绕流模拟中，使用Navier-Stokes方程求解器可以有效地模拟流体的运动过程。

同时，FLUENT软件还支持湍流模型的选择，如k-ε模型和k-ω模型等，可以更准确地模拟湍流特性。

计算设置完成后，即可进行计算求解。

FLUENT软件的数值求解能力十分强大，可以对复杂的流体力学问题进行快速求解。

在圆柱绕流模拟中，FLUENT软件可以计算得到圆柱周围的流场分布、压力分布、速度分布等相关结果。

同时，FLUENT 软件还可以输出流场动画和静态图像，并提供丰富的后处理功能，如剪辑、流线图、矢量图等，便于用户进行结果的分析和展示。

用Fluent计算二维圆柱绕流

Internal continuity内部连续性 Wedge corner shape楔形拐角的形状 Transition pattern边界层各层之间的转换模式，共有四种 Attachment选择所要生成边界层的边界（边或面）

面网格

生成网格面：mesh/face/mesh face
Fluent求解问题的步骤

确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT）输入并检查网格选择求解器（2D或3D）选择求解的方程（层流或是湍流等）确定流体的材料的物性确定边界的类型（GAMBIT）及其边界条件（FLUENT）条件计算的控制参数流场的初始化求解计算判断收敛保存结果并进行后处理
输出网格文件

输出网格文件：file/export/mesh Filename=cf.msh（网格名任意） Export 2-D（X-Y）mesh输出二维网格 Accept 输出
Fluent求解问题的步骤

确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT）输入并检查网格选择求解器（2D或3D）选择求解的方程（层流或是湍流等）确定流体的材料的物性确定边界的类型（GAMBIT）及其边界条件（FLUENT）条件计算的控制参数流场的初始化求解计算判断收敛保存结果并进行后处理设 Nhomakorabea流体属性

设置流体属性：define/materials
Material: water (fluid) Property Units Method Value(s) -------------------------------------------------------------Density kg/m3 constant 1 Viscosity kg/m-s constant 0.001

弯管方腔圆柱绕流报告材料

混合弯管、方腔、圆柱绕流上机实习报告一、混合弯管1.建模使用Gambit软件建立2D混合弯管模型1）建立大管模型，管径为16，弯曲处角度为90°；2）在大管弯曲处建立小管与大管相接，管径为4；3）划分网格：直管段处网格大小为1，弯曲处则加密使计算更精确，网格数设置为52；图14）选择求解器Fluent5/6；5）选择大管上边界，设置为outflow；选择大管左边界，命名为inflow-cold，选择小管下边界，命名为inflow-hot，由于该求解器中无inflow的设置，可先设置为wall，再在fluent中修改；6）导出msh文件。

2.计算使用Fluent软件计算1）导入msh文件，检查确定无负体积；2）设置材料为water-liquid，密度等参数使用默认值；3）设置边界条件，将inflow-cold边界设为velocity-inlet，速度为5m/s，温度为280K，inflow-hot边界也设为velocity-inlet，速度为8m/s，温度为350K；4）计算精度默认为10e-3；5）初始化条件；6）进行迭代计算。

3.计算结果从fluent中导出图像：速度矢量分布图：图2 速度大小分布图：图3 流线图：图4 温度分布图：图5可以看到在大管和小管流体混合区域，温度的分布是沿着流线的。

二、方腔环流 1.建模使用Gambit 软件建立方腔模型 1）建一个边长为1的正方形；2）将每边均分为200份，即网格数200×200，网格大小为0.005；图63）选择求解器Fluent5/6；4）选择正方形的上边界，设置为wall，命名movewall；5）导出msh文件。

2.计算使用Fluent软件计算1）导入msh文件，检查确定无负体积；2）设置材料为water-liquid，密度为1000kg/m^3，粘性系数为0.001Ns/m^2；3）设置movewall边界条件，设置为moving wall，绝对速度为0.1m/s，则雷诺数为Re=10e5m^2/s；4）计算精度默认为10e-3；5）初始化条件；6）进行迭代计算。

08.圆柱绕流

流体力学实验室
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流体力学实验 I ——圆柱绕流
§2.1 粘性流体绕流圆柱
壁面流体无滑移（柱表面流速 u = 0），产生壁面摩擦力，圆柱壁面附近产生附面层；当Re > 40时，流动非定常、出现流动分离，流动上、下游前后不对称；时均压力系数关于 θ =±90° 平面不对称，形成压差阻力；总阻力≠0。
理想流体绕流圆柱
流体力学实验室
粘性流体绕流圆柱
14-4
流体力学实验 I ——圆柱绕流
§2.2 阻力曲线
曲线左端属于小Re数情况（Stokes流动），阻力全来自于摩擦阻力，阻力系数与Re数成反比；当102 < Re < 2.5×105，阻力曲线变化缓慢，阻力主要来自于压差阻力；
在Rec≈2× 105，阻力系数由1.2突然下降到0.3，出现“阻力危机”。阻力下降的原因是由层流分离转变为湍流分离。
其中D为阻力，S为圆柱体在垂直于流动方向的投影面积。对无限长等直径圆柱，有S＝1×d＝d，d为圆柱直径。
单位宽度圆柱体所受压差阻力和圆柱的阻力系数分别为：
d d 2 p cos d ( p p ) cos d 0 2 2 0 d 2 0 ( p p ) cos d 1 2 p p D 1 2 2 CD cos d C p cos d 1 2 1 2 2 0 1 v2 2 0 v d v d 2 2 2 D 1
流体力学实验室 14-10
2
流体力学实验 I ——圆柱绕流
§3.4 圆柱表面压力分布的测量
流体力学实验室
14-11
流体力学实验 I ——圆柱绕流
§3.4 圆柱表面压力分布测量

绕流圆柱实验报告

绕流圆柱实验报告引言绕流圆柱实验是流体力学中的经典实验之一，通过实验可以研究圆柱绕流现象以及流体在高速通过圆柱时所产生的力学特性。

本实验旨在探究绕流圆柱的流速分布、压差分布以及阻力系数等相关问题，为进一步研究流体动力学提供基础数据和实验依据。

实验装置和方法实验装置实验装置由水槽、圆柱、压力传感器、流速计、数显电压表、数据采集系统等组成。

实验方法1. 在水槽中放置圆柱，通过水泵将水注入水槽中；2. 打开水泵，调节水流速度，使其保持稳定，记录进水流量；3. 通过改变水泵转速，调节流量，记录不同流速下的数据；4. 采集并记录圆柱前后的压差数据；5. 根据实验所需的其他数据要求进行记录。

实验结果与分析流速分布在实验中，我们记录了不同位置处的流速，并绘制了流速分布曲线。

结果显示，在靠近圆柱表面的地方，流速较慢，而在离圆柱较远的地方，流速较快。

这符合我们对圆柱绕流的认识。

压差分布通过实验测得的圆柱前后的压差数据，我们得到了圆柱表面的压差分布情况。

结果显示，在圆柱前端的压差较小，而在圆柱后端的压差较大。

这是由于流体在经过圆柱时产生了流动分离现象，导致后方形成了一个较大的压力区域。

阻力系数的测定根据实验测得的数据，我们可以计算圆柱的阻力系数。

阻力系数是描述流体阻力大小的一个重要参数，其数值越大，则说明物体所受到的阻力越大。

通过实验测量得到的阻力系数可以与理论值进行比较，从而验证实验的准确性。

实验结论通过绕流圆柱实验，我们得到了圆柱绕流的流速分布、压差分布以及阻力系数等相关数据。

结果表明，在流体通过圆柱时，流速分布和压差分布不均匀，同时圆柱会受到一定的阻力。

实验结果与理论预期相符，并且阻力系数的测定结果与理论值吻合较好，实验结果具有较高的可靠性和准确性。

实验总结绕流圆柱实验是一项经典的实验，通过实验可以研究流体在绕流圆柱时的流动规律。

本次实验得到了流速分布、压差分布和阻力系数等数据，结果与之前的理论预期相符。

绕流圆柱实验具有较高的实用性和科学性，在流体力学研究中具有重要的参考价值。

具有自由液面流场中圆柱绕流的数值模拟研究的开题报告

具有自由液面流场中圆柱绕流的数值模拟研究的开题报告题目：具有自由液面流场中圆柱绕流的数值模拟研究摘要：本文研究在自由液面流场中的圆柱绕流现象，利用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟研究。

在将流体动力学方程（包括连续性方程、动量方程和能量方程）应用于问题之后，将网格结构、模型等计算参数进行优化选择，并采用数值模拟软件 Fluent 进行模拟计算。

通过对流体的动量、速度、压力和涡量等参数进行分析，研究了圆柱绕流现象的特点和规律。

本文的研究成果将对自由液面流场中圆柱绕流相关问题的研究提供参考意义。

关键词：自由液面流场、圆柱绕流、数值模拟、Fluent软件Introduction：自由液面流场中的圆柱绕流现象是流体力学中的一个研究热点，其应用广泛，如海洋工程、船舶工程、风车、桥梁结构等。

圆柱绕流涉及到流体中的各种现象，如流动分离、旋转流、涡流等，这些现象对于自由液面流场中的圆柱绕流问题的研究至关重要。

因此，流体力学研究者一直致力于研究圆柱绕流现象并提出相应的数学模型。

Research Objectives：本文旨在通过数值模拟方法研究自由液面流场中的圆柱绕流现象，分析流体的动量、速度、压力、涡量等参数的变化规律，进一步探究其特点和规律。

Research Methods：本文主要采用计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟研究。

将流体动力学方程（包括连续性方程、动量方程和能量方程）应用于问题之后，按照优化的网格结构和模型，采用数值模拟软件 Fluent 进行模拟计算，并通过对流体动量、速度、压力和涡量等参数进行分析，研究其特点和规律。

Expected Results：本文研究预计能够探究出自由液面流场中的圆柱绕流现象的特点和规律，并得出相对准确的数值计算结果，这对相关研究具有十分重要的意义。

Conclusion：通过对自由液面流场中圆柱绕流的数值模拟研究，本文得出的研究结论将对类似问题的研究提供参考意义。

基于flunt的圆柱绕流模拟

基于fluent 的圆柱绕流模拟引言：使用网格划分软件gambit 进行模型的建立还有网格划分，然后使用计算流体力学软件FLUENT ,模拟均匀来流绕固定圆柱的流动,得到流场的流函数等值线图和速度矢量图，并且，模拟雷诺数为40，100，200,400时的绕流流动，得到了各个雷诺数下的计算域内的流动情况。

计算结果表明:当雷诺数增加时,流动表现出一系列不同的构造。

在雷诺数约为40 前后流场有明显变化。

小于这个数时,存在一对位置固定的旋涡。

大于40 时,流场开始变得不稳定,旋涡扩大、脱落、又生成,逐渐发展成两排周期性摆动和交错的旋涡。

并与实验及数值模拟结果比较,确认FLUENT 能够很好地预测流动结构。

一控制方程对于不可压缩粘性流体，在直角坐标系下，其运动规律可以用N-S 方程来描述，连续性方程和动量方程分别为：0=∂∂jjX U （1.1）)(1)(ji j i j i j i X U v X X P X U U t U ∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρ （1.2）二求解问题的数学模型和数值方法2.1 问题描述和模型建立一个无穷长直径为20cm 的圆面积柱体,放置在无穷远来流速度为0.01m/ s不受干扰的均匀横流中,如图所示。

图1 模拟对象图中，L=100cm，计算域直径W=20cm，入口距离圆柱20cm。

对应的网格划分如图所示：图2 模型网格2.2 数值方法此次模拟中主要运用到了SIMPLC算法，它是对SIMPLE算法的一种改进，其计算步骤与SIMPLE算法相同，只是压力修正项中的一些系数不同，可以加快迭代过程的收敛SIMPLE算法：基本思想如前面讲求解器的那张图中解释分离式求解器的例子所示的一样，这里再贴一遍：1.假设初始压力场分布。

2.利用压力场求解动量方程，得到速度场。

3.利用速度场求解连续性方程，使压力场得到修正。

4.根据需要，求解湍流方程及其他方程5.判断但前计算是否收敛。

若不收敛，返回第二步。

圆柱绕流的fluent数值模拟-算例演示PPT课件

（6）设置边界条件单击导航栏中的Boundry Conditions项，打开Boundry Conditions面板，选择边界类型。在Zone 栏选择in，在Type栏中选择velocity-inlet，在弹出的velocity-inlet对话框中修改速度参数Velocity Magnitude。
CHENLI
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创建几何模型 Create a geometric model
（12）定义网格尺寸首先定义全局网格尺寸。定义Scale factor=1.0，Max Element=50，其余参数保持默认。
CHENLI
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创建几何模型 Create a geometric model
（12）定义网格尺寸再定义壳网格尺寸。定义网格生成类型Quad Dominant，定义网格生成方法Patch Dependent，其余参数保持为默认。
（5）设置区域计算条件单击导航栏中的Cell Zone Conditions，设置区域类型。在Zone栏选择sur-cir，在Type栏中选择 fluid，在Material name选择water-liquid，单击ok确定，采用同样的方法定义sur-out，sur-rig。
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Fluent运算
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Fluent运算
（14）计算结果后处理分析 1>残差曲线单击Calculate按钮后，迭代计算开始，弹出残差监视窗口
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Fluent运算
（14）计算结果后处理分析 2>Cd和Cl图单击Calculate按钮后，迭代计算开始，弹出Cd和Cl监视窗口。
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圆柱绕流阻力实验(压强分布法)

3.14 圆柱绕流阻力实验(压强分布法)一、实验目的圆柱绕流实验是研究外流问题和形状阻力的典型实验。

通过测量圆柱表面的压强分布，认识实际流体绕圆柱流动时表面压强分布规律，并与理想流体相比较，理解形状阻力产生的原因及测量、计算方法。

二、实验原理理想流体均流对二维圆柱作无环量绕流时，圆柱表面任一点的速度分量为0,2sin r V V V θθ∞== (1)式中∞V 为来流速度。

圆柱表面任一点的压强i p 与来流压强p ∞的关系满足伯努利方程2222i p V p V g g g gθρρ∞∞+=+ (2) 式中ρ为流体密度。

以压强系数P C 表达流体压强的分布 2214sin 12i P p p C V θρ∞∞−==− (3)由于压强分布沿圆柱面前后对称，压强合力为零，称为达朗贝尔佯缪。

实际流体绕圆柱流动时，由于粘性得影响压强分布前后不对称；特别是当流动达到一定雷诺数后，粘性边界层在圆柱后部发生分离，形成漩涡。

从分离点开始圆柱体后部的压强大致接近分离点压强，不能恢复到前部的压强，破坏了前后压强分布的对称性，形成压差阻力D F 。

由于圆柱表面的摩擦阻力相对于压差阻力小得多，可忽略不计，阻力系数可表为20cos 12D D P F C C d V A πθθρ∞==∫ (4)式中A 为圆柱的迎风特征面积，压强系数P C 由（3）式确定。

实验中由多管压力计分别测量i p p ∞−和212V ρ∞ ()i m i p p g h h ρ∞∞−=− (5)201()2m V k g h h ρρ∞∞=− (6) 式中i h 为测点的静压水头高，0h 来流的总压水头高，∞h 为来流的静压水头高，m ρ测压计中液体密度，k 为测压系统损失修正系数。

这样（4）式中压强系数可表为 0()i p h h C k h h ∞∞−=− (7)测定P C 后代入(4)式求出D C ，并计算圆柱阻力D F 。

三、实验设备本实验是在多功能实验台上进行的，如下图示。