利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街

有限元大作业

第二题

2.利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街。分组将l1从0.11m变化到0.9m，每次增加0.01m,r从0.02增加，每次增加0.005mm,具体分组如表所示。

一建立模型

1先打开Gambit软件,参照题目要求绘制模型

二、求解计算

1启动FLUENT二维精度计数器。

2执行File-Read-Case命令，读入“msh”格式的文件，执行Grid-Check命令，

3执行Grid—scale…修改成mm

4执行Define-Materials在弹出的对话框中点Flunt Database..在弹出的对话框中选water-liquid（h20<1>）点Copy，之后点

Change/Create按钮。如图：

5执行Define-Boundary Conditions命令，选Fluit，点Set，在弹出的对话框中选water-liquid，单击OK。选in点Set，在弹出的对话框

中输入0.01，点ok，如图

6执行Solve-Initialize-Initialize..命令，弹出的对话框选择In ，顺序单击all-zones 、rujou 、wall 按钮。如图

将window改为1，点OK如图

8执行Solve-Iterate..命令，弹出对话框，依次Time Step Size输入0.1,Number of Time Steps输入1000,Max Iterations per Step 输入

30，点Iterat，如图

9执行Display-Contours..命令，Contours of下拉列表示Velocity..和Velocity magnitude，单击Display，达到100s后的速度分布云图如图，接着改变Contours of下拉列表示Velocity..和Vorticity

Magnitude，再次单击Display，达到100s后的涡量分布云图如图：

10执行Display-Vectors..命令，弹出对话框，Vector of 下方列表中的Velocity 和Color by 列表中的velocity..及Velocity Magnitude ，将左侧的Scale 改为2，单击Display ，得到速度矢量图，放大后得到如图的局部矢量图：

11执行Display-path lines 将color by 下拉菜单选velocity 和steps 改为200,path skip 改为10单击Display ，得到速度矢量图，放大后得

到

如

图

的

局

部

矢

量

图

：

十款制作影视特效的优秀软件介绍

十款制作影视特效的优秀软件介绍 相信很多影视制作初学者在看到市场上那些琳琅满目的制作软件一定是头晕脑胀，不知道用哪种制作软件比较好，下面给大家介绍十款影视制作的软件，一起来看看吧。 1、RealFlow 是由西班牙Next Limit公司出品的流体动力学模拟软件。它是一款独立的模拟软件，可以计算真实世界中运动物体的运动，包括液体。RealFlow提供给艺术家们一系列精心设计的工具，如流体模拟（液体和气体）、网格生成器、带有约束的刚体动力学、弹性、控制流体行为的工作平台和波动、浮力（以前在RealWave 中具有浮力功能）。你可以将几何体或场景导入RealFlow来设置流体模拟。在模拟和调节完成后，将粒子或网格物体从RealFlow导出到其他主流3D软件中进行照明和渲染。 2、Houdini （电影特效魔术师） Side Effects Software的旗舰级产品，是创建高级视觉效果的有效工具，因为它有横跨公司的整个产品线的能力，Houdini Master为那些想让电脑动画更加精彩的动画制作家们提供了空前的能力和工作效率。 3、lightwave LightWave是一个具有悠久历史和众多成功案例的为数不多的重量级3D软件之一。由美国NewTek公司开发的LightWave3D是一款高性价比的三维动画制作

软件,它的功能非常强大,是业界为数不多的几款重量级三维动画软件之一。LightWave3D从有趣的AMIGA开始,发展到今天的8.5版本,已经成为一款功能非常强大的三维动画软件,支持Windows98/NT/2000/Me，MACOS9/Xp。 4、Combustion 是一种三维视频特效软件，基于PC或苹果平台的Combustion软件是为视觉特效创建而设计的一整套尖端工具，包含矢量绘画、粒子、视频效果处理、轨迹动画以及3D效果合成等五大工具模块。软件提供了大量强大且独特的工具，包括动态图片、三维合成、颜色矫正、图像稳定、矢量绘制和旋转文字特效短格式编辑、表现、flash输出等功能；另外还提供了运动图形和合成艺术新的创建能力，交互性界面的改进；增强了其绘画工具与3ds max软件中的交互操作功能；可以通过cleaner编码记录软件使其与flint、flame、inferno、fire和smoke同时工作。 5、Softimage 公司曾经是加拿大Avid公司旗下的子公司。SOFTIMAGE 3D曾经是专业动画设计师的重要工具。用SOFTIMAGE 3D创建和制作的作品占据了娱乐业和影视业的主要市场,《泰坦尼克号》、《失落的世界》、《第五元素》等电影中的很多镜头都是由SOFTIMAGES 3D制作完成的,创造了惊人的视觉效果。 6、DFusion DFusion是一个高端的、用于影视后期、独立的图象处理的特效的合成平

卡门涡街的计算

卡门涡街的计算 一、现象简述 粘性不可压的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列规则的双列线涡。开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性涡街。 卡门涡街的形成与雷诺数有关，雷诺数为40-300时，脱落的涡旋有周期规律，雷诺数大于300，涡旋开始随机脱落，随着雷诺数的增大，涡旋脱落的随机性也增大，最后形成湍流。现通过二维圆柱绕流问题对涡街现象进行数值模拟。 二、模型建立 几何模型建立如下，数值计算中雷诺数为200，即入口速度为 0.031m/s。 圆柱体半径为50mm.

三、创建网格 通过Ansys ICEM CFD进行预处理，生成二维平面网格。 观察发现，圆周周围网格较密，向外逐步变疏，同时圆周围有理想边界层。 四、计算结果 将所生成的网格导入FLUENT，检查网格质量合格后，通过二维求解器求解。因为模型设定雷诺数为200，所以选择层流模式进行流动模拟。默 认空气为默认材料，并采用系统默认的物性参数。进一步定义边界条件，设置速度入口和出流边界。应用SIMPLE速度-压强关联算法，通过二阶迎 风格式计算通量。初始化后，先进行基于压力的定常求解。 而后将上一阶段求解结果作为之后非定常求解的初值进一步求解。 求解结束后生成的涡量云图如下：

计算最后阶段的静压云图如下： 速度云图如下：

五、问题、收获总结 收获： 1、初步了解了ICEM CFD和FLUENT的操作使用 2、简单了解了卡门涡街现象 例如：通过监视升力能看到升力系数随时间不断波动，且波动幅度在 逐步增大，后来渐渐稳定。通过涡量云图看到了涡街的大致形态。并 在定常计算过程中，观察到监控残差在不断的快速上下大幅度波动， 且波动幅度越来越大。 存在的问题： 1、只能大体知晓软件操作流程，对其中的物理意义和数学方法还无法理 解。 2、对于计算所得的数据也是一头雾水 3、软件使用并不熟练。 例如： 监控升力画出的曲线是可以以图片格式导出的（write）,可是我在一开始的操作过程中并没有这样做，导致最后找不到曲线图。 最开始使用FLUENT，不会按时间间隔导出数据，导致最后只能显示第200个时间间隔的数据，最后不得不重新计算。 像这样，还如诸多问题，有待解决。 六、相关理论学习及遇到的问题 1、雷诺数是表征粘性影响的物理量，其大小决定了粘性流体流动特性。 雷诺数小于2000时，流体是层流，大于4000，为湍流，2000到4000 之间为过渡阶段。周期性卡门涡街对应的雷诺数为40-300。 2、除三类流动（准定常流动、流场变化速率很快的流动和流场变化速度 极快的流动）外某些状态反复出现的流动也被认为是非定常流动，例 如，脉流动（流场各点的平均速度和压强随时间周期性波动）。而卡门 涡街就属于脉流动的一种。 3、该算例雷诺数等于200条件下，涡脱落的周期是25秒。 4、涡量是流体速度矢量的旋度，是描写旋涡运动常用的物理量。 问题 1、每次脱落的一对涡有哪些异同？ 2、涡是不是不能单独一个出现？ 3、涡的定义与结构是什么？

FLUENT多孔介质数值模拟设置

FLUENT多孔介质数值模拟设置 多孔介质条件 多孔介质模型可以应用于很多问题，如通过充满介质的流动、通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。当你使用这一模型时，你就定义了一个具有多孔介质的单元区域，而且流动的压力损失由多孔介质的动量方程中所输入的内容来决定。通过介质的热传导问题也可以得到描述，它服从介质和流体流动之间的热平衡假设，具体内容可以参考多孔介质中能量方程的处理一节。 多孔介质的一维化简模型，被称为多孔跳跃，可用于模拟具有已知速度/压降特征的薄膜。多孔跳跃模型应用于表面区域而不是单元区域，并且在尽可能的情况下被使用（而不是完全的多孔介质模型），这是因为它具有更好的鲁棒性，并具有更好的收敛性。详细内容请参阅多孔跳跃边界条件。 多孔介质模型的限制 如下面各节所述，多孔介质模型结合模型区域所具有的阻力的经验公式被定义为“多孔”。事实上多孔介质不过是在动量方程中具有了附加的动量损失而已。因此，下面模型的限制就可以很容易的理解了。 流体通过介质时不会加速，因为事实上出现的体积的阻塞并没有在模型中出现。这对于过渡流是有很大的影响的，因为它意味着FLUENT不会正确的描述通过介质的过渡时间。 多孔介质对于湍流的影响只是近似的。详细内容可以参阅湍流多孔介质的处理一节。 多孔介质的动量方程 多孔介质的动量方程具有附加的动量源项。源项由两部分组成，一部分是粘性损失项 (Darcy)，另一个是内部损失项： 其中S_i是i向(x, y, or z)动量源项，D和C是规定的矩阵。在多孔介质单元中，动量损失对于压力梯度有贡献，压降和流体速度（或速度方阵）成比例。 对于简单的均匀多孔介质： 其中a是渗透性，C_2时内部阻力因子，简单的指定D和C分别为对角阵1/a 和C_2其它项为零。 FLUENT还允许模拟的源项为速度的幂率： 其中C_0和C_1为自定义经验系数。 注意：在幂律模型中，压降是各向同性的，C_0的单位为国际标准单位。 多孔介质的Darcy定律 通过多孔介质的层流流动中，压降和速度成比例，常数C_2可以考虑为零。忽略对流加速以及扩散，多孔介质模型简化为Darcy定律： 在多孔介质区域三个坐标方向的压降为：

工程使用有限元软件大全

ANSYS产品: Ansys v9.0 +SP1 Ansys WorkBench Suite v9.0+SP1(Ansys协同仿真环境) Ansys 9.0 Ansys 9.0 for Linux Ansys WorkBench Suite 9.0(Ansys协同仿真环境) Ansys Heal 8.1(Ansys Automatic Geometry Healing模块,必须先安装Ansys8.1) Ansys ParaMesh 3.0(网格处理软件包) Ansys EMAX 8.0(ANSYS公司专为电子工业而发展的高频电磁分析软件；针对电子工程师在进行RF/微波被动组件与电路的设计、电磁场干扰与协调性(EMI/EMC)天线设计与对象识别;需要先安装Ansys8.0) Ansys AI Enviroment 2.0(机械工程新一代的通用前后处理工具) Ansys AI Nastran 1.0 Ansys UIDL Visual Builder AutoCAD图形转化为Ansys工具 Ansys Workbench 8.0 分析培训教材及实例 2004 Ansys 8.2 机械设计高级应用实例 1CD Ansys Conference 2004-ISO 1CD Ansys LS-Dyna 分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书,96.7MB) Ansys 耦合场分析指南(简体中文,Ansys公司的正版培训教程扫描书) Ansys LS-Dyna Exercise 6CD Ansys 7.0 Training Guides 1CD Ansys 5.7.Professional.Excercise.CD 1CD Ansys 5.7简体中文教程 Ansys Theory 1CD Ansys 混凝土结构计算论文集 Ansys 工程计算应用教程(简体中文) Ansys 工程应用实例解析 1CD 显示动力学与Ansys LS-Dyna中文培训教程 Ansys 2004 中国用户论文集 1CD CFX v5.7.1 for windows-ISO 1CD(大型商业CFD软件) CFX v5.7.1 for linux-ISO 1CD CFX v5.7.1 SP2 update only for windows(升级文件) CFX v4.4-ISO 1CD CFX Rif v1.4.1-ISO 1CD(用于燃烧工艺的建模,是建立稳态flamelet库:可用于CFX-TASCflow2.12或CFX-5分析紊流燃烧的理想工具,CFX-RIF可自动创建先期整合式flamelet库) CFX BladeGen plus v4.1.10(交互式涡轮机械叶片设计工具) CFX TASCflow 2.12.2.NT 1CD(旋转机械气动、水动力学分析和设计,必须先安装Exceed 3D 7.1)

利用fluent软件进行数值模拟卡门涡街

有限元大作业 第二题 2.利用fluent 软件进行数值模拟卡门涡街。分组将l 1从0.11m 变化到0.9m ，每次增加0.01m,r 从增加，每次增加0.005mm,具体分组如表所示。 组号 1 2 … 17 18 19 … l 1 … … r … 组号 75 l 1 r 一建立模型

1先打开Gambit软件,参照题目要求绘制模型 二、求解计算 1启动FLUENT二维精度计数器。

2执行File-Read-Case命令，读入“msh”格式的文件，执行Grid-Check命令， 3执行Grid—scale…修改成mm

4执行Define-Materials在弹出的对话框中点Flunt Database..在弹出的对话框中选water-liquid（h20<1>）点Copy，之后点Change/Create按钮。如图： 5执行Define-Boundary Conditions命令，选Fluit，点Set，在弹出的对话框中选water-liquid，单击OK。选in点Set，在弹出的对话框中输入，点ok，如图

6执行Solve-Initialize-Initialize..命令，弹出的对话框选择In，顺序单击all-zones、rujou、wall按钮。如图

7执行Solve-Monitors-Residual..命令，弹出的对话框，选中Plot，将window改为1，点OK如图 8执行Solve-Iterate..命令，弹出对话框，依次Time Step Size 输入,Number of Time Steps输入1000,Max Iterations per Step 输入30，点Iterat，如图

基于Fluent的三通管数值模拟及分析

第40卷第2期 当 代 化 工 Vol.40，No. 2 2011年2月 Contemporary Chemical Industry February，2011 收稿日期： 2010-08-17 作者简介： 魏显达（1983-），男，硕士，黑龙江北安人，2007年毕业于大庆石油学院电子信息工程，研究方向：塔顶流出系统的腐蚀与防 基于 Fluent 的三通管数值模拟及分析 魏显达，王为民， 徐建普 （辽宁石油化工大学石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001） 摘 要：Fluent 软件作为流体力学中通用性较强的一种商业CFD 软件应用范围很广。通过利用Fluent 计算流体动力学（CFD）的软件，对石油工业系统中常见的三通管内部流体进行了模拟分析，得到了三通管内在流体流动时的速度、压力和温度场分布图，为石油管道中的流体输送提供了理论依据。 关 键 词：Fluent；三通管；模拟分析；分布图 中图分类号： TQ 018 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2011）02-0165-03 Numerical Simulation and Analysis of Fluid in Three-way Connection Pipe Based on Fluent Software WEI Xian-da ，WANG Wei-min ，XU Jian-pu (Institute of Petroleum and gas engineering , Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China ） Abstract : As a commercial CFD software with good universality, the Fluent software has been used extensively. In this paper, Simulation analysis on fluid in the three-way connection pipe of the oil industry was carried out by the software of fluid mechanics computation .Then distribution graphs of velocity , pressure and temperature of fluid in the three-way pipe were gained ，which can offer theoretical basis on fluid transportation in the petroleum pipeline. Key words : Fluent three-way ；Connection pipe ；Simulation analysis ；Distribution graphs Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60%，广泛应用于流体、热传热和各种化学反应等有关工业。软件包括前处理器（利用Gambit 进行物理建模、网格划分和划定边界层条件）、求解器（根据专业条件不同，采用不同的求解器，并规定物性、外部工作环境和进行数值迭代）和后处理器（把一些数据可视化，满足用户的特定要求）。 三通管在石油工业中应用广泛，采用传统的设计开发方法，存在经济成本高，研发周期长等缺陷，耗费大量的人力、物力 [1-2] 。应用CFD 软件，能够在 相对较短的设计周期内，较低的成本运行下，准确模拟流动具体过程，如速度场、压力场和温度场等的时变特性等。CFD 技术已经成为不可缺少的设计手段。 本文利用Fluent 的超强数值计算和分析能力对三通管道内原油流动时的速度、压强和温度场进行了数值模拟和分析，为石油管道中的流体输送提供了可靠的理论依据。 1 数学模型的建立和分析 输油管道管中，原油在三通管内的流动属于湍流，简化方程管道内的流体流动满足质量守恒、动量守恒、能量守恒、状态方程等。 连续性方程（连续性方程式质量守恒定律在流体力学中的表现形式）在直角坐标系下表示为（（1）方程） [3-5] ： 0)()()(=??+??+??+??z y x t z y x νννρρρρ （1） 式中：V x ，V y ，V z 是速度矢量ν在x 、y 和z 轴方向的分量，t 是时间，ρ是密度。 最常用的湍流求解模型是标准k -ε湍流模型。它需要求解湍动能k ((2)方程)和耗散率ε((3)方程)，具体如下所示： Y G G x x M b k i t i k t k ?+++??+??=ρεσμρ μ)[(d d （2） K K k t C G C G C x x b K i t i εμρεσμερεεε2 231)(])[(d d ?++??+??= （3）

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟 谢峻石何枫 清华大学工程力学系 一．引言 射流是流体运动的一种重要类型，射流的研究涉及到许多领域，如热力学、航空航天学、气象学、环境学、燃烧学、航空声学等。在机械制造与加工的过程中，就经常利用压缩空气喷枪喷射出高速射流进行除尘、除水、冷却、雾化、剥离、引射等。在工业生产中，改善气枪喷嘴的设计，提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的意义。 FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。本文的工作就是将FLUENT应用于喷嘴射流流场的数值模拟，使我们更加深刻地理解问题产生的机理、为实验研究提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用.。 二．控制方程与湍流模式 非定常可压缩的射流满足如下的N-S方程： （1） 上式中，是控制体，是控制体边界面，W是求解变量，F是无粘通量，G是粘性通量，H是源项。

采用二阶精度的有限体积法对控制方程进行空间离散，时间离散采用Gauss-Seidel隐式迭代。 FLUENT软件包中提供了S-A(Spalart-Allmaras)，K-（包括标准K-、RNG K-和Realizable K-），Reynolds Stress等多种湍流模式，本文在大量数值实验的基础上，亚音速射流选择RNG K-湍流模式，超音速射流选择S-A湍流模式。 三．算例分析 （一）二维轴对称亚声速自由射流 计算了一个出口直径为3mm的轴对称收缩喷嘴的亚声速射流流场，压比为1.45。外流场的计算域为20D×5D（见图1）。 图1 计算域及网格示意图 图2显示的是速度分布，图3、图4分别显示了轴线上的速度分布以及截面上的速度分布计算值与实验值的比较。从图中可以看出，亚声速自由射流轴线上的速度核心区的长度约为5～6D，计算值与实验值吻合的比较一致，证明RNG k-湍流模式适合于轴对称亚音速自由射流的数值模拟。

流体力学虚拟仿真实验教学云平台-浙江大学与杭州源流科技联合研发

在普通本科高等学校开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，是目前高校迫在眉睫的重要实验室建设任务。杭州源流科技毛根海教授团队研发的流体力学虚拟仿真实验平台，具有典型性和统一性，值得兄弟院校借鉴和引用。 毛根海教授团队研发的基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台主要包含项目如下： MGH-RJ 6-2-1基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-流体静水力学实验软件MGH-RJ 6-2-2基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-能量方程实验软件 MGH-RJ 6-2-3基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-文丘里实验软件 MGH-RJ 6-2-4基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-雷诺实验软件 MGH-RJ 6-2-5基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-动量定律实验软件 MGH-RJ 6-2-6基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-孔口管嘴实验软件 MGH-RJ 6-2-7基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-局部水头损失实验软件MGH-RJ 6-2-8基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-沿程水头损失实验软件MGH-RJ 6-2-9基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-毕托管测速实验软件MGH-RJ 6-2-10基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-泵特性曲线实验软件

MGH-RJ 6-2-11基于WEB的流体力学虚拟仿真实验平台-泵特性综合实验软件MGH-RJ 6-3-1 基于WEB云平台的水面曲线实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-2 基于WEB云平台的堰流实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-3 基于WEB云平台的水跃实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-4 基于WEB云平台的消能池实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-5 基于WEB云平台的消能坎实验虚拟仿真CAI软件 MGH-RJ 6-3-6 基于WEB云平台的挑流消能实验虚拟仿真CAI软件 WEB网络版实验虚拟仿真CAI软件的技术特性如下： 1、基于互联网+，电脑、IPAD、手机都可通过其上的WEB浏览器访问云平台网站做实验，不需下载APP，网上实验真正做到了24小时全开放，方便学生实验虚实结合，随时随地进行实验预习和复习。 2、无需下载APP，直接通过客户端的IE浏览器上网，登录流体力学实验虚拟仿真CAI网站云平台即可操作虚拟仿真实验，并具备使用用户名、密码登录界面

Fluent数值模拟步骤

Fluent数值模拟的主要步骤 使用Gambit划分网格的工作： 首先建立几何模型，再进行网格划分，最后定义边界条件。 Gambit中采用的单位是mm，Fluent默认的长度是m。 Fluent数值模拟的主要步骤： （1）根据具体问题选择2D或3D求解器进行数值模拟； （2）导入网格(File-Read-Case)，然后选择由Gambit导出的msh文件。 （3）检查网格(Grid-Check)，如果网格最小体积为负值，就要重新进行网格划分。（4）选择计算模型(Define-Models-Solver)。（6） （5）确定流体的物理性质(Define-Materials)。 （6）定义操作环境(Define-Operating Conditions)。 （7）指定边界条件(Define-Boundary Conditions )。 （8）求解方法的设置及其控制（Solve-Control-Solution）。 （9）流场初始化（Solve-Initialize）。 （10）打开残插图（Solve-Monitors-Residual）可动态显示残差，然后保存当前的Case和Data文件（File-Writer-Case&Data）。 （11）迭代求解（Solve-Iterate）。 （12）检查结果。 （13）保存结果（File-Writer-Case&Data），后处理等。 在运行Fluent软件包时，会经常遇到以下形式的文件： .jou文件：日志文档，可以编辑运行。 .dbs文件：Gambit工作文件，若想修改网格，可以打开这个文件进行再编辑。 .msh文件：Gambit输出的网格文件。 .cas文件：是.msh文件经过Fluent处理后得到的文件。 .dat文件：Fluent计算数据结果的数据文件。 三维定常速度场的计算实例操作步骤 对于三维管道的速度场的数值模拟，首先利用Gambit画出计算区域，并且对边界条件进行相应的指定，然后导出Mesh文件。接着，将Mesh文件导入到Fluent求解器中，再经过一些设置就得到形影的Case文件，再利用Fluent求解器进行求解。最后，可以将Fluent 求解的结果导入到Tecplot中，并对感兴趣的结果进行进一步的处理。

基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析

-46-科学技术创新2019.02 基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析 胡锦鹏罗森 (重庆科技学院建筑工程学院，重庆401331) 摘要：为研究双圆柱在不同距径比(L/D)工况下的绕流，运用FIUENT软件模拟低雷诺数下的双圆柱绕流中表面压力系数的分布和升力系数、阻力系数的变化规律。通过数值模拟分析表明：双圆柱表面随着L/D的增大两圆柱柱后涡街将由耦合涡街逐步转化为单圆柱绕流时的卡门涡街，两柱对绕流的影响减弱；随着UD的增加，两柱之间的相互作用减小，升力系数和阻力系数都逐渐降低。通过对不同I7D工况下的对比分析，为圆墩抑制双圆柱绕流的设计提供一定意义的参考。 关键词：fluent;双圆柱；绕流;数值模拟 中图分类号：035文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)02-0046-02 多柱绕流问题在海洋工程、跨江跨河桥墩、以及涉水建筑物基础等领域有广泛的应用。水流经过多圆柱会产生旋涡，旋涡的脱落使各个圆柱之间有相互干扰作用,其流场特征与圆柱的受力与单圆柱绕流有明显不同叫因此研究多圆柱绕流的流场特征分析与圆柱受力状态研究对于涉水工程应用具有重要的意义。 多柱与之单柱绕流相比,多柱绕流受墩柱数量、排列方式、柱间距离、流体速度等因素影响，其流场特性、涡街形态更加复杂，加之在波、浪、流等耦合作用下极易发生相互干扰造成桩柱严重损伤及破坏。基于此，采用FLUENT有限元软件，建立双圆柱绕流模型研究其在不同距径比(两圆柱中心距与圆柱直径之比)下分析圆柱绕流的阻力系数、升力系数、分离点位置及流场变化规律,为后续涉水基础中的双圆柱绕流问题的研究提供理论依据。 1绕流相关参数 绕流的相关参数主要有雷洛数Re、斯托罗哈数St、升力系数G和阻力系数C“下面给出各个参数的计算公式和物理意义。 1.1雷洛数Re 圆柱绕流的状态和雷诺数有很大关系，雷诺数代表惯性力和粘性力之比：Re=四=巴 “u(1)式中:P为流体的密度;U为自由来流的平均速度;L为结构的特征尺寸(圆柱取直径D)屮为流体粘性系数；”=上为流体的运动学粘性系数。121P 1.2斯托罗哈数St Strouhal指出圆柱绕流后在圆柱后面可以出现交替脱落的旋涡,旋涡脱落频率、流速、圆柱直径之间存在一个关系： st=— U(2)式中:St为斯托罗哈数，取决于结构的形状断面;f,为旋涡脱落频率;D为结构的特征尺寸(圆柱取直径D)；U为来(转下页) 能够使小鼠的血脂下降,从而起到防止AS的作用。同时发现枸杞色素可以使低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、血清甘油三酯(TG)及总胆固醇(TC)的含量减少，因此枸杞中色素能够拮抗高血脂症患者的血脂上升和脂质的不易还原。 同时枸杞色素具有血管内皮细胞的保护作用，研究发现，受损伤的细胞的G0/G1比率和凋亡率可以通过枸杞中的花色昔来下降，升高其G2/M的比率和S期的细胞比率，发现被过度氧化且低密度的脂蛋白所损伤的人体静脉的内皮细胞可以被存在于枸杞中的花色苛所保护和修复叫 枸杞色素不但能明显地增强机体的特异性免疫的作用，并且能够提高非特异性免疫的作用。经实践证实枸杞色素能够明显地提高T、B淋巴细胞的数量、红细胞的免疫黏附作用及其雏鸡血清的HI抗体能力，说明了枸杞色素对于雏鸡的特异性免疫及体液免疫的疗效有明显的加强能力冋。枸杞色素还具有抗疲劳、抗肿瘤、提高视力及生殖能力等作用。 2.3多酚类。多酚类是植物中一组含有多个酚羟基团的化学元素的总称。多酚类物质可以起到很好的还原作用。富含酚羟基的物质在世界上也被称为“第七种营养物质”。此中主要活性物质为多酚类物质，多酚类物质为植物成分的分子的结构式中含有多个酚轻基团统称，主要是单宁类、黄酮类、花色昔类以及酚酸类等成分，均是可以保证健康的一类化合物。枸杞叶子中主要黄酮类物质是芦丁，同样芦丁含量最丰富的部位也是枸杞叶子。尽管芦丁存在于野生或者栽培的枸杞果实中的含量少之又少，然而黄酮类化合物的总含量相比于野生枸杞叶,栽培的枸杞叶子总含量高出很多。 2.4其他化合物。枸杞中主要的含氮物质是氨基酸和蛋白质，此外还含有多种氨基酸、Mg、Mn、Se、Zn多种金属离子、粗脂肪、脂肪酸等，同时还含有多种小分子物质,例如P-香豆酸、各种维生素和脑昔等。其他成分包括菜油；胆苗烷醇;天门冬素、當醇、胆當-7-烯醇;2,4-乙基胆苗-5烯-3(3醇等。 参考文献 [1]张仲景(汉).金匮要略方论[M].北京:人民卫生出版社,1972：21-22. [2]王玲，张才军,李维波，等.枸杞多糖对2型糖尿病患者T淋巴细胞亚群和细胞因子的调节作用[J].河北中医,2013,23(12):888-890. [3]李宁宁.类胡萝卜素的研究进展[J].中国现代实用医学杂志, 2014,3⑵:51-53. [4]袁宝财，达海莉,李晓瑞.宁夏枸杞的生物学特性及开发利用前景[J].河北林果研究,2014,12(4):52-53. [5]朱采平.枸杞多糖的结构分析及生物活性评价[D].武汉：华中农业大学,2009,6(3):46-47. [6]林丽，李进，呂海英，等.黑果枸杞花色昔对小鼠动脉粥样硬化的影响[J].中国中药杂志,2012,37(10):1460-1466.

fluent模拟基本步骤及注意事项

二维模拟： 一、模拟类型： 1、 大区域空间速度场模拟 计算区域大小设置：迎风面是建筑长度的3倍，背风面是建筑长度的12倍，两侧面是建筑宽度的3倍，高度是建筑高度的4倍。 根据相似理论：l C -几何比例尺 速度比例尺：2 10l C C =υ 风量比例尺：2520l l Q C C C C =?=υ 热量比例尺： 250l T Q C C C Cq =?=? 2、 建筑户型温度场、速度场模拟 二、基本操作步骤及注意事项： A gambit 建模 1、 建模： 方法一：直接在GAMBIT 建模； 方法二：CAD 导入gambit ； 1） 在CAD 中用PL 线将户型的基本构造画出来，创建为面域； 2） 输入命令acisoutver ，把‘70’修改为‘30’。 3） “文件”——“输出”——sat 文件 4） 在gambit 中导入Acis 文件 注意：在用PL 线构画户型时，在进口和出口边界（窗户、内户门），要各边界端点连续画线。 2、 划分网格： Interval Size ：50 3、 设置边界条件 内部开口边界（门）设置为internal ，房间相邻墙壁设置为Wall 4、 保存文件，并输出mesh 文件 B 导入fluent 计算： 1、 导入mesh 文件 2、 检查网格 3、 设置单位 gambit 里可以缩小建筑比例建模，在fluent 中设置单位恢复原模型。 4、 选择计算模型 5、 设置材料类型 6、 设置边界条件 7、 设置模拟控制条件 8、 边界初始化

9、设置监视窗口 10、设置迭代次数进行计算 11、结果显示 12、保存文件 三、需解决问题： 1、湍流强度等计算； 2、层流湍流界定问题； 3、壁面湿度设置问题； 四、待提高部分： 1、户型流场模拟时，墙壁考虑采用双钱； 2、南京理工校区原始模型（不简化）模拟； 3、三维模型模拟； 五、

计算流体力学_CFD_的通用软件_翟建华

第26卷第2期河北科技大学学报Vol.26,No.2 2005年6月Journal of Hebei University of Science and T echnology June2005 文章编号:100821542(2005)022******* 计算流体力学(CFD)的通用软件 翟建华 (河北科技大学国际交流与合作处,河北石家庄050018) 摘要:对化学工程领域中的通用CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟软件Phoenics,Flu2 ent,CFX等的具体特点和应用情况进行了综述,指出了他们各自的结构特点、特有模块、包含的数学模型和成功应用领域;给出了选用CFD软件平台的7项准则,对今后CFD技术的发展进行了预测,指出,今后CFD研究的主要方向将集中在数学模型开发、工程改造和新设备开发及与工艺软件的匹配连用等方面。 关键词:计算流体力学;模拟软件;CFX;FLUENT;PH OENICS 中图分类号:T Q015.9文献标识码:A Review of commercial CFD software ZH AI Jian2hua (Department of Int ernation Exchange and Cooperation,H ebei University of Science and Technology,Shijiazhuang H ebei 050018,China) Abstr act:The paper summar izes the features and application of the CF D simulation software like Phoenics,F luent and CFX etc in chemical engineering,and discusses their str ucture features,special modules,mathematical models and successful application areas.It also puts forward seven r ules for the good choice of commercial CF D code for the CF D simulation resea rcher s.Based on t he predict ion of the technology development,it points out the possible r esear ch direction for CF D in the future will focus on the development of mathematical model,project transformat ion,new equipment and their matching application with technologi2 cal softwa re. Key words:CF D;simulation software;CF X;FLUENT;P HOENICS CFD(Computational Fluid Dynamics)软件是计算流体力学软件的简称,是用来进行流场分析、计算、预测的专用工具。通过CFD模拟,可以分析并且显示流体流动过程中发生的现象,及时预测流体在模拟区域的流动性能,并通过各种参数改变,得到相应过程的最佳设计参数。CFD的数值模拟,能使我们更加深刻地理解问题产生的机理,为实验提供指导,节省以往实验所需的人力、物力和时间,并对实验结果整理和规律发现起到指导作用。随着计算机软硬件技术的发展和数值计算方法的日趋成熟,出现了基于现有流动理论的商用CFD软件。这使许多不擅长CFD工作的其他专业研究人员能够轻松地进行流体数值计算,从而使研究人员从编制繁杂、重复性的程序中解放出来,以更多的精力投入到研究问题的物理本质、问题提法、边界(初值)条件和计算结果的合理解释等重要方面上,充分发挥商用CFD软件开发人员和其他专业研究人员各自的智力优势,为解决实际工程问题开辟了道路。 CFD研究走过了相当漫长的过程。早期数值模拟阶段,由于缺乏模拟工具,研究者一般根据自身工作性质和研究过程,自行编制模拟程序,其优点是针对性强,对具体问题的解决有一定精度,但是,带来的问题 收稿日期:2004208221;修回日期:2004211221;责任编辑:张军 作者简介:翟建华(19642),男,河北平乡人,教授,主要从事化工CFD、高效传质与分离和精细化工方面的研究。

基于卡门涡街效应的压电悬臂梁的发电仿真分析

Vol.34No.3Aug.2019第34卷第3期 2 0 19年8月青岛大学学报(工程技术版)JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T )文章编号：1006 - 9798(2019)0 3 - 0011 -05； DOI ： 10.13306/j.1006 - 9798.2019.03.003 基于卡门涡街效应的压电悬臂梁的发电仿真分析 李海宁，王海峰，郭修宇，孙凯利，崔宜梁 (青岛大学机电工程学院,山东青岛266071) 摘要：为研究压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的复杂问题，本文以柔性压电片(聚偏氟 乙烯作为压电体)为例，基于ANSYS 有限元仿真软件，建立流体-固体-压电三场耦合的仿真模型， 研究基于卡门涡街效应的柔性压电悬臂梁的发电能力与水速、圆柱直径、压电片尺寸之间的关系。 分析结果表明，在压电片尺寸和水流速度相同的情况下，圆柱直径为40 mm 时，产生的电压最大为 1. 95 V ；在压电片尺寸和圆柱直径相同的情况下，水流速度为0. 2 m/s 时，产生的电压最大为1. 95 V ；在水流速度和圆柱直径相同的情况下，当压电片长度为170 mm 时，产生的电压最大为1. 85 V 。 该研究为以后相关研究提供了理论基础。 关键词：卡门涡街；压电悬臂梁；柔性压电发电装置；ansys ；多物理场耦合；数值水槽中图分类号：TM619； TN384 文献标识码：A 近年来，低能耗电子元件的发展对传统化学电池提出了巨大挑战。传统化学电池具有寿命短、占用空间大等 缺点，无法完全适用于工程需要，这为俘能器件的发展提供了契机。空气中包含颤振、抖振、驰振、卡门涡街振动 等⑴不同振动方式，卡门涡街振动因其极好的稳定性和周期性而成为当前的研究热点。G.W.Taylor 等人2最早 提出利用柔性压电装置进行俘能；s.Pobering 等人3发明了一种水下俘能装置，利用流体的卡门涡街效应发电; A.Mehmood 等人4设计了一种高质量比、低雷诺数的卡门涡街振动压电能量收集系统；H.D.Akaydin 等人5进 行了钝体后压电悬臂梁的风洞模拟；L.A.Wenstein 等人归研究了在钝体不同位置的柔性压电片的发电能力；E. Molino-Minero-Re 等人7研究了水中钝体后柔性压电片的发电能力；朱庆飞8进行了鮭鱼在半圆柱后卡门涡街 中运动的实验;贾来兵)9*基于风吹旗帜问题建立了相对完善的模型，从理论上阐明了旗帜在流动空气中摆动的现 象；王晓聪等人)10*对三维有限长圆柱绕流进行数值模拟；王凯鹏等人⑴*进行了均匀来流条件下圆柱横向受迫振 荡问题的二维数值模拟；T.K.Prasanth )1k *将二维层流串列等直径双圆柱绕流与单一圆柱绕流进行了比较；Q.M. AIMdallal 13*模拟了圆柱绕流沿来流方向上的受迫振动；樊娟娟等人利用动网格技术，进行高雷诺数、大振幅 比的圆柱受迫振动研究；滕丽娟等人)516*在高雷诺数下模拟了等直径圆柱绕流间距比和水流攻角对于阻力和升 力的影响；KuoCC 等人)17*发现并列圆柱钝体可以有效地抑制涡街的产生；张智娟等人)18*发现两个电极并联的双 晶压电片为最优的双晶压电片连接方式;顾睿洋等人)19*针对传统悬臂梁振动发电频带窄的问题，提出了一种弹性折 叠梁结构;胡世军等人)0*研究了单晶压电悬臂梁在不同条件下的发电能力。7上研究均未综合考虑影响装置发电 能力的因素，因此，本文系统研究了柔性压电悬臂梁的发电能力与水速、钝体直径、柔性压电片的尺寸之间的关系。 该研究为压电体在海洋中受迫振动发生形变产生电场的问题提供了理论数据。 1压电悬臂梁系统的计算模型及理论 液态流场计算区域为长1 500 mm,宽500 mm,高200 mm 的立方体空间，流场左端为进口边界，右端为出口 边界，定义出口为压力流出边界，定义顶面和前后两个面为对称边界，定义底面为壁面边界。当水流从左侧进口 流入流场时，由于钝体的阻挡，会产生卡门涡街效应，涡街脱落，从而改变压电片两侧的压力差。液体流场模型的 数值尺寸如图1所示，系统耦合仿真流程图如图2所示。 收稿日期：2018 - 10 - 03；修回日期：2019 -03 - 18 基金项目：国家自然科学基金项目资助(51405255)；山东省高等学校科技计划项目资助(J12LN95)；山东省科技发展计划(政策引导类项目)资 (2012YD04038) 作者简介：李海宁(1994 -)，男，山东平度人，硕士研究生，主要从事智能仪器与测控方面的研究。 通信作者：王海峰(1979 -)，男，博士，副教授，主要研究方向为机电一体化系统设计及计算流体力学分析。Email ： marvelysy@https://www.wendangku.net/doc/e711807812.html,

实体入水FLUENT模拟过程_包括划分网格方法

实体入水模拟过程 3.2.1利用GAMBIT建立计算模型 1）启动GAMBIT，打开对话框如图3.2.1选择工作目录为D:\GAMBIT working。 图 3.2.1 2）首先建立等边三角形，单击Geometry Vertex Create Real Vertex，在Create Real Vertex面板的x、y、z坐标输入（0,0,0），单击Apply按钮生成第一个点，按同样的方法建立点（0.4,0,0）。然后单击Geometry Edge Create Straight Edge，在Create Straight Edge面板中选择点1与点2，连接这两点省成线段。如图3.2.2 图3.2.2 3）单击Edge面板中的Move/Copy Edges按钮，打开如图3.2.3的面板，选择线段1，单击copy按钮，并选择Operation为Rotate，在Angle栏输入60，其他保持默认，单击Apply 按钮。即旋转复制生成第二条线段。

图3.2.3 4）剩下的一条线段只需连接右侧两点即可，如图3.2.4所示。 图3.2.4 5）创建三角形面。单击Geometry Face Create Face from Wireframe，在Create Face from Wireframe面板中利用鼠标左键框选等边三角形的三条边，然后单击Apply按钮创建面。 6）由于三角形面域的位置不对，所以还要对其位置进行调整。首先需将其旋转210度。单击Face面板中的Move/Copy Faces按钮，在Move/Copy Faces面板中，选择面1（face.1），单击Move并选择Operation为Rotate，在Angle栏输入210，其他保持默认，单击Apply 按钮。其次，需要将三角形平移，在Move/Copy Edges面板中选择面1（face.1），单击Move 并选择Operation为Translate，在x与y栏分别输入3和8.4，单击Apply按钮完成平移操作，此时的视图窗口如图3.2.5所示。