FLUENT大作业__工程流体力学模板分析

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟摘要：本文运用Fluent软件中的RNG k-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究,通过结果对比,分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。

一般而言，Re数越大,方柱的阻力越大,圆柱体则不然；而Re越大,两种柱体的升力均越大.相对于圆柱，同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。

Re越大,串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Sr数。

关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中，绕流研究在工程实际中具有重大的意义。

当流体流过圆柱时，由于漩涡脱落,在圆柱体上产生交变作用力。

这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳,损坏结构,后果严重。

因此,近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。

沈立龙等[1]基于RNG k⁃ε模型，采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟,得到了圆柱和方柱绕流阻力系数C d与Strouhal 数随雷诺数的变化规律.姚熊亮等[2]采用计算流体软件CFX中LES模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性。

使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N- S方程进行求解。

他们着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及Sr数随Re数的变化趋势.费宝玲等[3]用FLUENT软件对串列圆柱绕流进行了二维模拟，他们选取间距比L/D（L 为两圆柱中心间的距离,D为圆柱直径）2、3、4共3个间距进行了数值分析.计算均在Re = 200 的非定常条件下进行.计算了圆柱的升阻力系数、尾涡脱落频率等描述绕流问题的主要参量，分析了不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响。

圆柱绕流的一个重要特征是流动形态取决于雷诺数。

ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种流体计算动力学软件，可用于解决各种流体力学问题。

本文将详细介绍ANSYS Fluent中文版的流体计算工程案例，包括案例的基本背景、模拟过程和结果分析。

这些案例旨在帮助用户深入了解ANSYS Fluent的使用方法和流体计算工程实践。

一个典型的案例是流体在管道中的流动。

该案例背景是，一根长直管道内有水流动，管道的直径为0.1米，长度为10米。

水的初始速度为1 m/s，管道的壁面是光滑的，管道两端的压差为100Pa。

现在需要使用ANSYS Fluent模拟该流体流动过程，并进一步分析不同参数对流动的影响。

首先，在ANSYS Fluent中创建一个新的仿真项目，并选择“仿真”模块。

在界面上点击“新建”按钮，在弹出的对话框中填写相应的参数，例如案例名称、计算器类型和尺寸单位。

点击“确定”后，进入模拟设置页面。

首先，需要定义获得流动场稳定解所需的物理模型和求解方法。

在“物理模型”选项卡中，选择“连续相”和“非恒定模型”。

在“湍流模型”中选择某种适合的模型，例如k-ε模型。

在“重力”选项卡中，定义流体的密度和重力加速度。

接下来，在“模型”选项卡中，定义管道的几何和边界条件。

选择“管道”作为流体领域的几何模型，并定义长度、直径和内壁面的润滑系数。

在“边界”选项卡中，定义管道两端的入口和出口条件，例如速度和压力。

将管道两端的压力差设置为100Pa，在入口处设置水的初始速度为1 m/s。

在出口处选择“出流”边界条件。

完成几何和边界条件的定义后，点击“模拟”选项卡进入模拟设置界面。

在“求解控制”中，设置计算时间步长和迭代次数。

选择合适的网格划分方法，并进行网格划分。

点击“网格”选项卡，选择合适的网格类型，并进行网格划分。

在划分网格后，可以使用“导入”按钮导入网格文件，并进行网格优化。

完成设置后，点击“计算”按钮开始进行模拟计算。

在计算过程中，可以实时观察流体场的变化情况，并通过Fluent Post-processing工具进行结果分析。

FLUENT大作业__工程流体力学模板分析工程流体力学是研究流体在工程中的力学行为和应用的一门学科，广泛应用于各个工程领域。

在工程流体力学的研究中，模板分析是一种常用的方法，通过对模板的建立和分析，可以揭示流体力学问题的本质和规律，提供工程设计和优化的依据。

模板分析是将复杂的流体力学问题简化为简单的几何结构和边界条件，从而得到结果的一种方法。

首先，选择合适的模板，通常是具有对称性和简单几何形状的模板，例如圆柱、球、平板等。

然后，在模板上设置边界条件，例如速度边界、压力边界等，以模拟实际工程中的边界条件。

最后，利用流体力学方程和适当的数值方法，对模板进行求解，得到流场的分布和力学参数的计算结果。

模板分析在工程中具有重要的应用意义。

首先，通过模板分析可以观察流体在不同几何结构和边界条件下的流动规律。

例如，通过对圆柱绕流的模板分析，可以研究绕流现象和阻力大小的变化规律，为飞行器和汽车的空气动力学设计提供依据。

其次，模板分析可以用于优化工程设计。

通过对不同几何模板的比较和分析，可以找到最优的几何形状和边界条件，以降低阻力、提高效率。

例如，在风力发电机的设计中，通过模板分析可以确定最佳的叶片形状和倾斜角度，以提高转化效率。

最后，模板分析还可以用于研究新的流体理论和数值方法。

通过对流体力学方程在简化几何结构上的求解，可以验证和改进现有的流体力学理论和数值方法。

然而，模板分析也存在一些局限性。

首先，模板分析是基于一些简化假设和几何结构的，因此其结果只适用于具有相似几何形状和边界条件的工程问题。

其次，模板分析只能给出流场和力学参数的近似解，无法得到精确解。

最后，由于流体力学方程的复杂性和数值求解的困难性，模板分析在一些复杂的工程问题中可能无法得到有效的结果。

综上所述，模板分析是工程流体力学研究中一种重要的方法，通过简化复杂的流体力学问题，揭示流动规律和优化工程设计。

然而，模板分析也存在一定的局限性，需要在实际应用中加以考虑和评估。

一般来说，DES和LES是最为精细的湍流模型，但是它们需要的网格数量大，计算量和内存需求都比较大，计算时间长，目前工程应用较少。

S-A模型适用于翼型计算、壁面边界层流动，不适合射流等自由剪切流问题。

标准K-Epsilon模型有较高的稳定性、经济性和计算精度，应用广泛，适用于高雷诺数湍流，不适合旋流等各相异性等较强的流动。

RNG K-Epsilon模型可以计算低雷诺数湍流，其考虑到旋转效应，对强旋流计算精度有所提供。

Realizable K-Epsilon模型较前两种模型的有点是可以保持雷诺应力与真实湍流一致，可以更加精确的模拟平面和圆形射流的扩散速度，同时在旋流计算、带方向压强梯度的边界层计算和分离流计算等问题中，计算结果更符合真实情况，同时在分离流计算和带二次流的复杂流动计算中也表现出色。

但是此模型在同时存在旋转和静止区的计算中，比如多重参考系、旋转滑移网格计算中，会产生非物理湍流粘性。

因此需要特别注意。

专用于射流计算的Realizable k-ε模型。

标准K-W模型包含了低雷诺数影响、可压缩性影响和剪切流扩散，适用于尾迹流动、混合层、射流、以及受壁面限制的流动附着边界层湍流和自由剪切流计算。

SST K-W模型综合了K-W模型在近壁区计算的优点和K-Epsilon模型在远场计算的优点，同时增加了横向耗散导数项，在湍流粘度定义中考虑了湍流剪切应力的输运过程，适用更广，可以用于带逆压梯度的流动计算、翼型计算、跨声速带激波计算等。

雷诺应力模型没有采用涡粘性各向同性假设，在理论上比前面的湍流模型要精确的多，直接求解雷诺应力分量（二维5个，三维7个）输运方程，适用于强旋流动，如龙卷风、旋流燃烧室计算等。

！！！！！所以在选择湍流模型时要注意各个模型是高雷诺数模型还是低雷诺数模型，前者采用壁面函数时，应该避免使用太好（对壁面函数方法）或太粗劣（对增强函数处理方法）的网格。

而对于低雷诺数模型，壁面应该有好的网格。

ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种用于计算流体力学的软件，通过数值模拟的方式进行流体分析和设计。

在实际应用中，需要使用流体计算工程案例来验证仿真结果的准确性和可靠性。

下面将介绍一些常见的应用案例。

1.汽车空气动力学设计。

在汽车设计中，空气动力学是一个非常重要的因素。

使用ANSYS Fluent可以对汽车外形进行流体分析，如气流、气压、气动力等。

通过对气流的模拟，可以优化车身外形设计，提高汽车的性能和燃油经济性。

2.船舶流场分析。

船舶的流体设计是提高船舶速度和燃油经济性的重要因素。

使用ANSYS Fluent可以对船舶外形和水动力性能进行分析。

通过模拟船舶在水中的流动情况，可以优化船体外形和螺旋桨设计，提高航行效率。

3.风力发电机设计。

风力发电机是一种通过风力发电的机械设备。

通过ANSYS Fluent对风场进行数值模拟，可以预测风力发电机的性能和稳定性。

通过分析叶片的气动力学特性，可以优化叶片的设计，提高风力发电机的发电效率。

4.石油钻井液流分析。

石油钻井过程中，需要注入液体来冷却钻头并加速岩屑的排除。

使用ANSYS Fluent对液体的流动情况进行数值模拟，可以预测液体的流动速度和压降，优化钻井液的配比，提高钻井效率。

5.医用注射器设计。

医用注射器是一种常见的医疗器械。

通过使用ANSYS Fluent分析注射器的流场，可以优化注射器的设计。

通过预测注射器注射药液时的速度和压降，可以优化注射器的内部结构和开孔位置，提高注射的精度和安全性。

总之，ANSYS Fluent可以应用于各种流体力学领域，帮助工程师们进行流体力学设计与分析，取得更高效准确的结果。

这些案例都为设计和实施各种流体系统提供了指导，可以大大提高工作效率。

fluent计算流体力学（原创版）目录1.Fluent 软件介绍2.Fluent 计算流体力学的原理3.Fluent 在计算流体力学中的应用实例4.Fluent 计算流体力学的优势和局限性5.结论正文一、Fluent 软件介绍Fluent 是一款由美国 CFD 公司（Computational Fluid Dynamics）开发的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称 CFD）软件。

该软件广泛应用于工程领域，如航空航天、汽车制造、能源生产等，以模拟和分析流体流动现象。

Fluent 通过计算机模拟流体的运动，可以预测流体在不同条件下的行为，为用户提供优化设计的依据。

二、Fluent 计算流体力学的原理Fluent 基于计算流体力学的原理，采用有限体积法（Finite Volume Method，简称 FVM）对流体进行离散化处理。

在 Fluent 中，流体被划分为无数个小的体积单元，通过对每个体积单元内的流体物理量（如速度、压力、密度等）进行积分，可以得到整个流体的运动状态。

这样的计算方法可以克服传统计算流体力学中的复杂数学方程，使问题变得易于求解。

三、Fluent 在计算流体力学中的应用实例Fluent 在计算流体力学中有广泛的应用，以下是几个具体的实例：1.飞机翼型优化：Fluent 可以用于分析飞机翼型在不同速度下的气流分布，为飞机设计师提供优化设计的依据。

2.汽车尾气排放：Fluent 可以模拟汽车尾气的流动过程，帮助汽车制造商优化排气系统，降低尾气排放。

3.热交换器设计：Fluent 可以分析热交换器内流体的流动状态，为工程师提供优化热交换器性能的建议。

四、Fluent 计算流体力学的优势和局限性1.优势：Fluent 具有强大的计算能力，可以模拟复杂的流体流动现象；计算速度快，效率高；用户界面友好，操作简便。

2.局限性：Fluent 作为一种计算流体力学软件，无法完全替代实验研究；模拟结果受输入参数和模型的限制，可能与实际结果存在一定误差；对计算机硬件要求较高。

工程流体力学计算与分析!组号：指导老师：组员：—以烟道设备为研究对象，结合设备的实际使用情况，对烟道内的烟气进行精确的数值模拟，掌握烟道内烟气流动的特点与变化规律。

?图 1烟道模型如图1所示，烟气从A的支管进入，由中间大管排出。

已知B管道中烟气流速为s，出口静压力为101325pa。

考试要求：（1）前处理部分：详细阐述建模过程；网格剖分过程；加边界条件，网格输出过程；（2）Solver部分：FLUENT材料特性、边界条件定义过程，用k-e模型求解管道流场的过程；（3）结果后处理部分：y=0截面速度、压力（静压、动压、总压）分布云图 y=0截面速度矢量图 Y=0截面速度矢量动画出口处（x=0,z=0交界面处）速度、压力（静压、动压、总压）的XYplot。

加分题，自己探索后处理功能，并演示。

二、模型建立建模思路：/1. 将初始模型dbs文件用Gambit打开，并export为igs文件。

2. 其中A、B两段的igs文件中几何模型部分缺失（几何数据转换常见的问题）。

3. 将igs文件导入Catia软件，对缺失面进行修补。

4. 修补完成后，在A、B、C段相连接的“圆截面”上建立局部坐标系，原点选择截面中心。

5. 以局部坐标系为参考，进行旋转、平移等操作，将A、B、C三段模型近似装配为一个整体，然后将新的几何再次导出为igs文件。

6. 将新的igs文件导入到Hypermesh软件，进行几何清理（通过translate 操作将A、B、C三段微调，然后通过replace操作将三段连接在一起，删除多余的面）及初始面网格划分（面网格均为直角三角形）。

7. 将划分好初始面网格的模型导出为stl格式，为下一步进行流体体网格的划分做准备。

具体实施：1.·2.通过Gambit，将dbs文件export为igs文件图 13.Catia中显示几何缺失面图 2 4.修补缺失面…图 3 5.在接合面上建立局部坐标系图 4图 5 6.几何装配及导出文件/图 67.Hypermesh几何清理及面网格划分图 7连接位置图 88.初始面网格划分,三、网格划分首先将B、C段合成一个完整的立体模型，bds文件通过Gambit转化为igs文件，然后用Catia（CAD）将BC短的圆心坐标设成相同然后转存为igs文件，再用Hypermesh将两个文件的模型链接到一起，画2D网格，转存为stl格式。

图1-1 Fluent工作框，选择单位标准“m”，即可进入dm操作界面进行建模，在分别自坐标原点为起始点延x和y方向绘制一条直线。

绘制出气体出口上端轮廓线和图1-2 绘制好的卧式分离器轮廓图1-3 卧式分离器轮廓参数图1-5 生成平面模型点击线选择按钮选择入口直线v10，然后右键选择named selection在details view generate，再在tree outline操作界面下选中namesell右键rename，输入图1-6 tree outline界面图1-7 定义入口名称用同样的方法设置上下端出口，将上端出口设置为outlet1下端出口设置为outlet2图1-10 details of mesh操作界面图1-11 网格划分结果file-export保存文件，单击file-close meshing，安全退出。

在workbench，右键选择update。

模型计算设置及流场仿真workbench中双击setup，出现fluent launcher对话框，按OK进入模型计算设置的操作查看几何区域所在范围并Check检查网格，当下方出现done时便可确定网格划分没有问图1-13 Gavity界面图1-14 models界面图1-15 multiphase模型界面viscous model设置湍流模型为标准K-ε模型，单击OK。

图1-16 models界面图1-17 viscous model图1-18 materials界面图1-19 create/edit material界面图1-20 fluent database界面图1-21 定义第一相为water 图1-22 定义第二相为air boundary conditions中选中inlet，进口设置为速度进口，phase为mixture图1-23 boundary conditions界面图1-24 velocity inlet 界面选中inlet，将phase改为air，设置multiphase中体积分数为0.4。

2023年fluent教程讲解模板第一部分：介绍Fluent是一款流体动力学仿真软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源和环境工程等领域。

本教程旨在帮助初学者了解和使用Fluent。

通过本教程，您将学习如何进行模型准备、网格划分、边界和边界条件的设定，以及模拟运行和结果分析等基本操作。

以下是本教程的详细讲解。

第二部分：模型准备在使用Fluent进行仿真之前，首先需要准备好模型。

模型的准备包括选择合适的几何形状、导入或创建几何模型，并进行必要的前处理操作。

在本教程中，我们将介绍如何导入和创建几何模型，并对其进行修复和优化。

1.导入几何模型Fluent可以导入多种几何模型格式，如STL、STEP、IGES等。

我们将展示如何导入不同格式的几何模型，并介绍如何处理不完整或有错误的几何模型。

2.创建几何模型如果无法找到或导入合适的几何模型，我们可以使用Fluent的几何建模功能来创建几何体。

我们将介绍几何建模的基本操作，包括创建基本几何体、合并和切割几何体等。

3.修复几何模型导入的几何模型中可能存在不完整或有错误的部分。

我们将展示如何使用Fluent的几何修复工具来修复几何模型，以保证后续的网格划分和仿真计算的准确性。

第三部分：网格划分网格划分是进行仿真计算的关键步骤。

合理的网格划分可以极大地影响仿真结果的准确性和计算效率。

在本部分，我们将介绍不同类型的网格划分方法和常用的划分工具。

1.网格类型Fluent支持结构化网格和非结构化网格。

我们将介绍这两种网格类型的优缺点，并在实例中展示如何选择合适的网格类型。

2.网格划分工具Fluent提供了多种网格划分工具，包括GAMBIT和TGrid。

我们将展示如何使用这些工具进行网格划分，并介绍划分参数的设置和调整。

3.网格质量控制合理的网格质量是保证仿真结果准确性的关键。

我们将介绍如何使用Fluent的网格质量评估工具来检查和改进网格质量，并介绍一些常用的网格质量指标。