搜索CFD模擬層流渦旋脫落
2017-03-01 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
工具:ABAQUS/CFD
單元類(lèi)型:FC3D8(8結(jié)點(diǎn)線性流體六面體單元)
問(wèn)題描述:
二維層流繞過(guò)一個(gè)柱面,是一個(gè)可以充分證明的流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,其主要特征是由于柱面的幾何形狀導(dǎo)致產(chǎn)生不同的壓力梯度,從而產(chǎn)生邊界層分離現(xiàn)象(邊界層分離又稱(chēng)為流動(dòng)分離,是指原來(lái)緊貼壁面流動(dòng)的邊界層脫離壁面的現(xiàn)象。邊界層脫離壁面后的空間通常由后部的倒流流體來(lái)填充,形成渦旋,因此發(fā)生邊界層分離的部位一般有渦旋形成),其可由雷諾數(shù)表征:
;
其中:V自由流速;D柱面直徑;
;
其中,f是旋渦脫落的頻率,實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)證明,斯特勞哈爾數(shù)是依賴(lài)于雷諾數(shù)(Roshko,1954)。現(xiàn)在就通過(guò)Abaqus/CFD來(lái)驗(yàn)證,最后通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行比較。
4. 模型
厚度0.2D
5. 網(wǎng)格分區(qū)及劃分
6. 邊界條件
流入口有V1,上下邊界有V1,圓柱面無(wú)流速,由V3=0來(lái)表述二維。
7. 參數(shù)設(shè)置
|
ρ |
1000kg/m3 |
|
D |
1m |
|
V |
1m/s |
|
μ |
0.01kg/ms |
|
Re |
100 |
|
固定分析步Δt |
0.01 |
|
總分析時(shí)間 |
350s |
|
θ |
0.5 |
|
壓力計(jì)算誤差容許值 |
10e-8 |
8. 模擬結(jié)果分析
下圖為四個(gè)待研究位置,分別是X/D=(4,8,12,16)
下圖為y方向流速隨時(shí)間變化曲線,結(jié)果顯示,隨著節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離圓柱面,其速度Vy減小,從而導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域粘度部分消散,部分粘聚的渦旋結(jié)構(gòu),但是各點(diǎn)的振幅保持不變。
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