基于Fluent卡門渦街現象的模擬

2017-05-13  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

卡門渦街現象:在一定條件下的定常來流繞過某些物體時,物體兩側會周期性地脫落出旋轉方向相反、排列規則的雙列線渦,經過非線性作用后,形成卡門渦街,而其中最著名的實驗當屬圓柱繞流模擬渦脫落。

操作流程:

①:建立幾何模型如下:一圓柱直徑1unit,距離來流口11.5unit,尾流口20unit,上下岸均12.5unit,保存為x-t格式。

②:導入建立的幾何模型到hypermesh中,進行流體網格劃分如下,為更好地模擬渦脫落現象,因此在圓柱周圍以及尾流和來流部分網格劃分比較細密,由于流體網格劃分經驗很少,而為了得到較為精確的結果,因此整體劃分均比較細。設置好流體入口,出口以及墻壁,流體部分,然后導出為Fluent格式文件。

③:打開workbench,拖入Fluent模塊,導入剛才導出的有限元模型,進入Fluent主界面設置相關參數。由于要模擬卡們渦街現象,因此使用瞬態分析類型,雷諾系數應設置合適,這里使用雷諾系數150進行分析。由于要保證得到150的雷諾系數,而Re=來流速度*圓柱直徑*液體密度/液體粘度系數,因此將進口流速設置為1m/s,粘度系數設置為1,液體密度設置為150。又由于圓柱的無量綱頻率約為0.2,因此脫落周期為5s,為了抓住脫落現象,因此每次脫落分析步數至少為25次,故時間步長為5/25=0.2s,每步迭代次數30次,設置分析步數為600步,每隔10步保存一次結果,為后期動畫制作使用。

④:運行分析,然后再專門的后處理部分CFD-post里面查看分析結果,以下是部分時間段流體的速度云圖,可以明顯的看到渦流脫落現象,雖然結果不一定正確,但是至少暫時從云圖上看與實驗結果還比較接近。

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