fluent案例推荐:卡门涡街

2017-01-12  by:CAE仿真在线  来源:互联网


案例推荐:卡门涡街fluent结果图片1



本文系统的对当前圆柱扰流的计算进行了分析,考虑了以下几种情况:

1)圆柱静止;

2)仅考虑圆柱振动对流场的影响,考虑单自由度、多自由度;

3)考虑涡激振动的影响,将流体力带入结构振动本构方程进行求解,得到流固耦合的流场情况;

4)利用WB进行fluent与结构软件的耦合分析,得到涡激振动的流场情况;


本文针对雷诺数为400的情况进行计算分析,流体介质为水,入口流速为0.01m/s,圆柱直径为0.02m;

流场大小为20D*80D,对中心6D*6D区域进行加密处理,中心区域采用四面体网格加边界层网格;



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计算模型说明




案例推荐:卡门涡街fluent分析案例图片3

计算网格


1

中心区域为固定圆柱时计算结果展示:



案例推荐:卡门涡街fluent分析案例图片4

阻力系数




案例推荐:卡门涡街fluent分析案例图片5

升力系数




案例推荐:卡门涡街fluent分析案例图片6


2

考虑圆柱振动对流场的影响

本节针对结构振动对流场的影响进行分析,考虑了单自由度及两自由度的振动方式,但没有考虑流场对结构振动的影响,考虑振动幅度为0.2D,振动频率与流体涡的生成与脱落频率基本一致。

a、单自由度模拟,释放Y方向自由度,结构振动方程不考虑阻尼,

案例推荐:卡门涡街fluent仿真分析图片7
其中A=0.2D,f=0.2;


对应的udf为:

#include "udf.h"

#define pi 3.1415926

DEFINE_CG_MOTION(cylinder,dt,vel,omega,time,dtime)

{

real y_cg;

real A=0.004;

vel[1]= 2*A*pi*0.2*cos(2*0.2*pi*time);

vel[0]= 0.0;

vel[2]=0.0;

omega[0]=0.0;

omega[1]=0.0;

omega[2]=0.0;

}


计算结果如下:


案例推荐:卡门涡街fluent仿真分析图片8

阻力系数




案例推荐:卡门涡街fluent仿真分析图片9

升力系数



案例推荐:卡门涡街fluent图片10



b、考虑x、y两个自由度时

两方向振动方程幅值一致,都为0.2D;频率一致,都为0.2;对应UDF为:

#include "udf.h"

#define pi 3.1415926

DEFINE_CG_MOTION(cylinder,dt,vel,omega,time,dtime)

{

real y_cg;

real A=0.004;

vel[1]= 2*A*pi*0.2*cos(2*0.2*pi*time);

vel[0]= 2*A*pi*0.2*sin(2*0.2*pi*time);

vel[2]=0.0;

omega[0]=0.0;

omega[1]=0.0;

omega[2]=0.0;

}


计算结果展示:


案例推荐:卡门涡街fluent图片11

阻力系数




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升力系数




案例推荐:卡门涡街fluent分析图片13



作者:steve_zheng


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