三维圆柱扰流-卡门涡街数值仿真方法--详细教程

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CFX三维圆柱扰流分析 三维圆柱扰流分析 —卡门涡街模拟 卡门涡街模拟

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分析过程1.建模与网格划分 建模与网格划分 2.参数设置 参数设置 3.结果与分析 结果与分析

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几何模型

建立如图所示的几何模型，给各面按图所示命名。 建立如图所示的几何模型，给各面按图所示命名。圆 柱的长为0.3 直径0.1 圆柱圆心到INLET TOP, 0.3, 0.1, INLET和 柱的长为0.3,直径0.1,圆柱圆心到INLET和TOP, DOWN的距离为0.5,距离OUTLET 的距离为0.5 OUTLET为 DOWN的距离为0.5,距离OUTLET为2

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3D网格 3D网格

按左图切分 BLOCK

按左图布点， 按左图布点， Z方向 等分 方向10等分 方向

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网格总数100000 网格总数100000 Quality 0.85

圆柱周边网格

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边界条件设置Inlet、Top、 inlet(速度值以Re决定) Re决定 Inlet、Top、Down: velocity inlet(速度值以Re决定) Body: Body:wall no slip Outlet: Outlet:opening Side、 Side、Sym: symmery 非定常仿真 湍流模型：层流(Re<300)、大涡模拟(Re>300) )、大涡模拟 湍流模型：层流(Re<300)、大涡模拟(Re>300) 流体属性：空气(不可压) 流体属性：空气(不可压)

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时间步长

时间步长的选取决定能否快速观察到卡门涡街，卡 时间步长的选取决定能否快速观察到卡门涡街， 门涡街在Re>45时出现，根据斯特劳哈尔数(St) Re>45时出现 门涡街在Re>45时出现，根据斯特劳哈尔数(St)算 出涡的脱落频率(fs),求出脱落周期， ),求出脱落周期 出涡的脱落频率(fs),求出脱落周期，然后根据 经验公式，取脱落周期的1/75作为时间步长。 1/75作为时间步长 经验公式，取脱落周期的1/75作为时间步长。 斯特劳哈尔数公式

St = fsD / U

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仿真分析

Re=10 时的速度云图

流线对涡结构

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Re=50压力云图 Re=50压力云图

速度云图 此时出现涡街

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Re=50 观测升 力震荡

残差线震荡

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Re=100

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Re=100000

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Re=100000 残差与升力检测

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Re=10

Re=50

Re=100

Re=100000

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阻力系数 Re 10 50 100 100000 Cd 2.24 1.83 1.67 1.05

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