fluent圆柱绕流教程

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RNG k-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Cd与 Strouhal 数随雷诺数的变化规律。姚熊亮等[2]采用计算流体软件C

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RNG k-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Cd与 Strouhal 数随雷诺数的变化规律。姚熊亮等[2]采用计算流体软件C

圆柱绕流的数值模拟

张玉静 20070360204 过控（2）班 化工与能源学院

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5，20,40,100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。当Re=5时，流动不发生分离,其后未形成旋涡，当Re=20,40,100时，流体发生分离，其后形成旋涡，且旋涡随着Re的增大而增大。利用计算流体力学软件FLUENT可以成功地模拟圆柱绕流问题,反映出流动特性。 关键词:圆柱绕流；FLUENT；雷诺数

Abstract:Uniform flow around a mounting cylinder is simulated with the application of FLUENT software while Reynolds number is 5,20,40,100. Stream function and velocity vector distributions are indicated. The results show that a series of construction

圆柱绕流的数值模拟

张玉静 20070360204 过控（2）班 化工与能源学院

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5，20,40,100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。当Re=5时，流动不发生分离,其后未形成旋涡，当Re=20,40,100时，流体发生分离，其后形成旋涡，且旋涡随着Re的增大而增大。利用计算流体力学软件FLUENT可以成功地模拟圆柱绕流问题,反映出流动特性。 关键词:圆柱绕流；FLUENT；雷诺数

Abstract:Uniform flow around a mounting cylinder is simulated with the application of FLUENT software while Reynolds number is 5,20,40,100. Stream function and velocity vector distributions are indicated. The results show that a series of construction

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：

?Uj?Xj?0 （1.1）

?Ui?(UjUi)?U1?P? ????(vi) （1.2）

?t?Xj??Xi?Xj?Xj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

12

第32卷第5期　

2010年5月舰　船　科　学　技　术

SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.32,No.5

May,2010

二维圆柱绕流的离散涡数值模拟

陈　伟

1,2

,宗　智

1,2

(1.大连理工大学船舶工程学院,辽宁116024;2.,)

,,。摘　要:　,,数值模拟了大雷诺数条件下的二维圆柱绕流流场。,2种模型在处理此类问题时的经济和适用性。利用镜像法模拟,说明还需要对流函数模型进行更为精确的描述。

关键词:离散涡;圆柱绕流;奇点;CFD

中图分类号:　O35711　　　文献标识码:　A

文章编号:　1672-7649(2010)05-0111-05　DOI:1013404/j1issn11672-7649120101051028

Numericalsimulationoftwo2dimensionalflowaroundcircularcylinder

usingdiscretevortexmethod

CHENWei,ZONGZhi

(1.DepartmentofNavalArchitecture,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China;2.StateKeyLaboratoryo

FLUENT教程

网格的读入和使用

FLUENT可以从输入各种类型，各种来源的网格。你可以通过各种手段对网格进行修改，如：转换和调解节点坐标系，对并行处理划分单元，在计算区域内对单元重新排序以减少带宽以及合并和分割区域等。你也可以获取网格的诊断信息，其中包括内存的使用与简化，网格的拓扑结构，解域的信息。你可以在网格中确定节点、表面以及单元的个数，并决定计算区域内单元体积的最大值和最小值，而且检查每一单元内适当的节点数。以下详细叙述了FLUENT关于网格的各种功能。（请参阅网格适应一章以详细了解网格适应的具体内容。）

网格拓扑结构

FLUENT是非结构解法器，它使用内部数据结构来为单元和表面网格点分配顺序，以保持临近网格的接触。因此它不需要i，j，k指数来确定临近单元的位置。解算器不会要求所有的网格结构和拓扑类型，这使我们能够灵活使用网格拓扑结构来适应特定的问题。二维问题，可以使用四边形网格和三角形网格，三维问题，可以使用六面体、四面体，金字塔形以及楔形单元，具体形状请看下面的图形。FLUENT可以接受单块和多块网格，以及二维混合网格和三维混合网格。另外还接受FLUENT有悬挂节点的网格（即并不是所有单元都共有边和面的顶点），有关悬挂节点的详细

一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。结构和尺寸及其它条件如图。计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。 所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。

要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。

计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容：

(1) ............................... 传热过程简要描述 包括传热方式、流动类型等； (2)计算方案分析 包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程；

(3)计算网格简报 包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等；

(4)计算模型描述 包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等；

(5)求解过程简报 包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等； (6) ...............................................

二维流体动画实例

软件版本

Fluent-6.3.26. Gambit-2.2.30.

具体步骤

1. 在Fluent中导入已经定义好的各种参数条件的cas文件

开启Fluent，选择2ddp，在Fluent中，“File” —“Read”—“Case&Data”，选择文件夹“Fluent-File”中的“mix-data.cas”文件。这个二维模型的制作过程在PDF中有说明，上面的文件是已经做好的模型。

2. 初始化数据

在Fluent中，“Solve”—“Initialize”—“Initialize”，点击“Init”，初始化完后点击“Close”关闭对话框，如图1所示。

图1 初始化数据

3. 定义动画

在Fluent中，“Solve”—“Animate”—“Define”，弹出Solution Animation对话框，如图2所示的设置。

图2 动画设置对话框

接下来点击图2对话框中的“Define”，弹出Animation Sequence对话框，在“Storage Type”中选择“PPM Image”，在“Storage Directory”中设置动画序列的保存路径，注意路径不得有中文，在“Display Type”中选择“C

模拟动画制作教程

1. 在fluent中正常保存动画文件，如图1所示，可以选择保存为Metafile格式（生成文件较大）。【也可选择保存为PPM Image格式（文件较小，但需要在保存好动画文件后，手动生成.cxa文件，如下图2所示，选择Animation Frames，点击write即可生成.cxa文件；否则软件崩溃后无法再生成.cxa文件，也就无法再做动画）。】

图1

图2

2. 选择保存好的动画头文件，即.cxa文件，然后选择Hardcopy Frames，如图3所示；然后点击后面的Hardcopy Options，如图4所示，选择JPEG格式，Color，Options下勾选第一项，第二项不选，其余默认，点击Apply。

图3

图4

5. 点击图3中的write，生成JPG文件（这样即使软件崩溃断开，也可以把生成的jpg文件放在一起，再一起导入生成动画的软件，从而形成完整的动画）。

6. 图5即动画生成软件GIF Movie Gear，点击“打开文件”，选择由fluent生成的jpg文件，将文件导入。

7. 点击菜单栏“动画”—》“属性”，选择“全局属性”，将动画帧数改为50，即每0.5s播放一幅图片。

8. 点击菜单栏的三角