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[转载]fluent中升力系数,阻力系数和压力系数定义

(2019-07-25 09:42:54)
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分类: Fluent

fluent中升力系数,阻力系数和压力系数定义  

2011-05-02 17:41:14 分类: 默认分类|字号 订阅

问题:圆柱绕流在fluent中如何得到阻力系数和升力系数?具体的设置是怎样的?是要监测得到阻力和升力吗?它们分别怎么设置来得到?

答:首先要在report-reference value里设置参考速度和长度
然后solve-monitor-force中设置监测drag,lift就可以了

阻力和升力是可以得到的,得到之后再除以1/2pV**2S就可以了

问题:fluent中升阻力系数如何定义?

答:升力系数定义:

FLUENT的升力系数是将升力除以参考值计算的动压 (0.5*density*(velocity**2)*area=0.5*1.225*(1**2)*1=0.6125),可以说只是对作用力进行了无量纲化,对自己有用的升力系数还需要动手计算一下,report一下积分的面积和力,自己计算 。

其实本身系数就是一个无量纲化的过程,不同的系数有不同的参考值,就像计算Re数时的参考长度,是一个特征长度,反应特征即可 
作为Cl、Cd也是具有特定含义的系数,参考面积的取法是特定的,比如投影面积等等,但是这个在Fluent里是没有体现的 
Fluent里面你不做设置,就是照上面的帖子这样计算出来的, 
并不是你所期望的参考值,自己需要设定,对需要的参考值要做在里面设定 

静压(Static Pressure) P4 V# D# ]& f+ S
测量压力(Gauge Pressure)fluent中计算中使用的压力4 `- a6 z: y) o4 O/ I5 a
操作压力(Operating Pressure):Pop 不可压缩流在define/operating condition中设置,默认值即1个大气压
动压(Dynamic Pressure)Pdyn = 0.5*rou*Vref^2  (rou是密度,Vref是参考速度,在report/referrence value中设置)
压力系数(Pressure coefficient) Cp = P/Pdyn
绝对压力(Absolute Pressure)Pabs  = P+Pop
总压(Total Pressure)Ptot  对于不可压流体:总压=静压+动压1 T1 f/ r8 H, M  L
相对总压 Relative total pressure ?
参考压力位置(Reference Pressure Location):Fluent在计算过程中将gauge pressure减去参考压力位置处压力,使得此处的压力值恒为零。

 

在Report->Reference Values...

Area:设置为圆柱直径(注意单位为m)

Length:设置为圆柱直径(注意单位为mm)

其他保持默认就行,compute from选入口,reference zone选fluid。

 

本人比较系统地研究过圆柱绕流这一经典问题。中间经过了长时间的痛苦摸索。现将成功经验分享,有的是宝贵的原创经验。6 g( _- w3 8 X% L" @
希望对各位有所帮助,减少痛苦摸索的时间。. S! v2 p! G) I1 ?) m8 M
& y# p. U7 K- E9 k4 Z$ v
2 b( b: l4 d; }$ I8 N7 V2 C
一个世纪以来,圆柱绕流一直是众多理论分析,实验研究及数值模拟的对象。因为这种流动既有不固定的分离点,又有分离后的尾流和脱体涡。随着雷诺数的增加,尾流性质,脱体涡的形态有很大的变化,具有丰富的流动现象。
应观察到的物理现象

http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_7a6d587a2d6e46bd6811BQM9roLVIhrd.jpg.thumb.jpg  ) t! o/ h3 E$ A/ V; }9 h, W* v
 圆柱体的StStrouhal数)随ReReynolds数)变化曲线
以上数据是由A.RoshkoH.s.RibnerB.EtkinsK.K.NellyE.F.ReltL.F.G.Simmons以及G.W.Jones等人测量得到+ Y0 b5 I. R' ?! q7 h8 f
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_79e64dce1a78f72609caee4bP4IgLns6.jpg.thumb.jpg  - Y3 k# U: ) K
 

圆柱体的阻力系数CdReynolds数的变化曲线
图中实曲线是由Wieselsberger,A.Roshko 测量数据绘制得到
注意观察圆柱体的StStrouhal数)随ReReynolds数)的变化规律。
注意观察圆柱体的阻力系数CdReynolds数的变化规律及阻力危机现象。
$ ]+ q7 h8 u( q  [1 }# ^
' K  a; |- J& h4 g/ m9 P
湍流模型的选取
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,先进的数值方法和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运用。FLUENT提供的湍流模型包括:单方程(Spalart-Allmaras)模型、双方程模型(标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型)及雷诺应力模型和大涡模拟。湍流模型种类如图所示。, Y( V5 Z" y- x- d+ h

http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_7bbcf6a2ceb3ee8f4beduYH556xPcftg.jpg.thumb.jpg  
      图 湍流模型种类示意图

注意!, Z$ v! p( Q/ q
二维平面模型显示的湍流模式。注意没有大涡模型(LES
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_4e0816a899a7ffc46bc2DkUpiBjv4fuY.jpg 
三维平面模型显示的湍流模式。注意出现大涡模型(LES
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_2b4cfcf69b8c5a9bc8221038fVmTLcfJ.jpg  
要使二维平面模型出现LES,需要如下操作。2 U" R& G9 x" N+ J
9 r/ Q: F8 w8 k* ~: U- l* Y
FLUENT屏幕上键入(rpsetvar % i7 D( w0 Y: _6 P- T; E
'les-2d?' " X5 d) m2 F5 N( p* J" Y, @6 g
#t),
屏幕会出现les-2d?,然后回车即可
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_174f440697601658c7d7YnxOLvUkFGxa.jpg.thumb.jpg  
特别注意!
雷诺数大于100000后,二维平面模型,运用各种湍流模型(除LES外)计算,卡门涡街都将很难出现。建议此时建立三维模型,运用大涡模型(LES)进行计算。二维平面模型,运用大涡模型(LES)也能进行计算,但本人发现此时有涡脱落不对称的现象,与实际不大相符5 o# m9 m/ }$ y1 s1 N7 D2 ]
* M3 @' V# v- Z$ ^6 q" B5
$ r2 w$ p' L4 J/ g" W$ R
网格的划分。6 o& z" T4 o/ y+ P% `8 @' L9 D
平面模型网格划分有各种方法,下面显示了两种方案, o, }" H* M5 k( N) t& _
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_a4d1ac3cdf7891cc5f68XtSKIRRiNMpV.jpg.thumb.jpg  $ `" D+ n$ S7 `$ W: d
2 g; I6 q8 P& U4 E; ?
% K4 r$ I$ p( Q1 b% n8 v
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_4a8b48a320ddb86df482NHMvsJnJZw8u.jpg.thumb.jpg  8 ], y+ q' N. D# F


三维模型网格图+ I9 e2 W, h3 y2 I" b4 I- v
: Z& % t% A3 [  k* ^) y% O
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_91ba28ecad6b7ecdf33dmCemq59Tq3An.jpg.thumb.jpg  

注意!
) 6 J+ d3 I, v4 e
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_fcf988d7edf9004f47b5Ir2s4oOqapxm.jpg.thumb.jpg  
时间步长的选取1 z6 ~2 Z4 }* `+ i+ [

; ?: a6 O0 ~- [* N( k; I7 @# k
注意!
一般应使一个周期内3050步为宜。时间步长过短,导致计算时间过长,有时还可以导致计算不收敛。时间步长过长,流体的主要特征捕捉不完全。下图升力系数曲线中看出每个周期内大约计算了30步左右,比较合适。! R3 J8 C9 x  A. U
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_f88e0f78fec420488b84c0Izznyxp4ej.jpg.thumb.jpg  + _/ o: s3 v! l& O
下图显示时间步长取为0.05(可调整此参数,使一个周期内40步左右为宜),每步的最大迭代数为40
% d8 m: X- U6 T& n: l
http://forum.simwe.com/attachments/day_081210/20081210_edd146dfd39a8ec5f3041PYE3lo2zYN6.jpg.thumb.jpg  

) {1 Q/ j* p: l# J% A% E
基本参数设定。/ |8 c. `- n" W: _% D4 z5 ~1 B
需要模拟卡门涡街及涡脱落现象,是非定常流动,因此在Time选项中选择非定长,在Unsteady Formulation选项中选择2nd-order Implicit时间的二阶隐式格式,以提高计算精度。

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