圆柱绕流的数值模拟研究

本文应用FLUENT软件,建立了在雷诺数200和100000下的并排双圆柱二维绕流分析模型,对双圆柱绕流进行了数值模拟。通过比较发现,Laminar 模型的结果更优于Laminar模型的结果。     

直角三角形排列倾斜三圆柱绕流数值模拟

本文采用计算流体动力学软件FLUENT对雷诺数Re=1.03×10~5情况下的直角三角形排列倾斜三圆柱(由上游直立圆柱、上游横风向倾斜圆柱与下游顺风向倾斜圆柱组成)绕流进行了数值模拟,得到了倾斜角α=0°、8°、15°三种情况下,在间距比S/D=3.5时的三圆柱表面压力系数C_P分布及阻力系数C_D,以及倾斜角α=15°情况下不同展向高度处的C_P与C_D。结果表明:上游直立圆柱与横风向倾斜圆柱不受轴向风速分量影响,展向C_P分布及C_D变化不大,三维特性不显著,但直立圆柱由于受到下游圆柱的影响,C_D较单圆柱略有减小;下游顺风向倾斜圆柱受到遮挡效应与轴向风速分量的综合作用,C_P及C_D的三维特性较为明显,C_D在S/D=4.0时出现突变。     

低雷诺数圆柱绕流数值模拟及控制措施

采用层流模型并结合合理的网格划分模拟了低雷诺数圆柱绕流,使用FLUENT软件模拟了圆柱表面涡脱的产生、发展变化过程;计算了圆柱表面周向压力系数分布情况及圆柱的阻力系数、升力系数和Strouhal数;为研究圆柱绕流的控制措施,引入不同导流板进行数值计算。分析结果表明:在圆柱尾部中轴线位置引入导流板可以很好地控制圆柱表面涡脱,减小阻力,抑制振动;各系数计算结果与文献中的结果吻合很好,该方法具有较高的精度。     

圆柱和带圆弧圆柱绕流的二维数值模拟

文章采用计算流体动力学软件Fluent中的SST k-ω湍流模型在雷诺数为6.8×10~4的条件下对圆柱和带圆弧圆柱的绕流情况进行二维数值模拟。首先计算了圆柱的阻力力系数与斯托罗哈数并与参考文献进行对比,以保证网格划分与边界条件的正确性。之后对不同角度下的带圆弧圆柱进行了数值计算,得到了绕流流线图、升力系数、阻力系数、斯托罗哈数、驰振力系数,并与圆柱的计算结果进行比较。研究结果表明:在不同角度下,带圆弧圆柱的模拟结果与圆柱相比差异明显;带圆弧圆柱的驰振力系数存在小于零的区域,有发生驰振的可能性。     

旋转坐标系下旋转圆柱绕流的数值模拟

在处理某些特定的问题如旋转对称的非定常问题时,把控制方程由笛卡尔坐标系转换到旋转坐标系会使问题简单化,即处理如旋转对称的流场模拟时,采用旋转坐标系可以把非定常的问题看作是定常问题来处理,大大的节约了计算时间.本文通过旋转坐标系下雷诺平均N-S方程编写jameson中心格式,采用S-A湍流模型,对旋转圆柱在一定来流速度情况下进行计算,为了观测不同时刻流动情况,采用双时间步长.通过与实验结果对比,表明旋转坐标系下的控制方程确实能够计算此类特定的流场.     

大涡模拟方法下的四圆柱绕流数值模拟

采用了Fluent软件和大涡模拟LES方法进行了在雷诺数下Re=15000的四圆柱绕流数值模拟。计算分析显示本文的计算结果与他人的实验结果吻合良好,可为类似圆柱结构的流体绕流问题设计提供参考。     

低雷诺数下五圆柱绕流的数值模拟研究

基于四叉树自适应网格,采用有限体积法求解二维不可压粘性N-S方程,对X型排列和十字型排列的五圆柱绕流进行了模拟,计算均在Re=100的条件下进行.在文中给出了升力系数及阻力系数随圆柱间距比和排列方式变化的规律,并结合不同间距比下的流动特征进行了分析.计算结果表明,在不同的间距比下,五圆柱绕流存在三种不同的流动形式;在同一间距比下,十字型布置和X型布置的流动形式则既有类似之处又有各自的特点.在不同排列方式下,升阻力系数随圆柱间距比的变化规律有较大不同.     

高雷诺数下阵列四圆柱绕流流动形态数值模拟

本文利用CFD(计算流体动力学)软件FLUENT对阵列四圆柱进行了数值模拟。选取的湍流模型为RNG k-ε模型,雷诺数为Re=2.07×10~5,模拟了不同间距比(S/D=0.3、0.6、1.0、1.3、1.6、1.9)及风攻角(α=0、15°、30°、45°)情况下四圆柱绕流的流动形态。结果表明:S/D=0.3时流动形态为单体模式,S/D0.3时上游圆柱后形成不完整的涡脱结构,S/D0.6时上下两排圆柱后逐渐形成独立的涡脱结构,且α=15°、30°、45°时的流动形态较α=0时复杂。     

高层建筑典型断面绕流的非定常数值模拟

基于专业计算流体动力学软件ANSYS FLUENT12.0,采用SST湍流模型对4种典型钝体断面的非定常绕流特性进行了研究。对方形断面绕流的模拟结果表明,SST湍流模型应用于钝体绕流的模拟是可行的。获得了倒圆角、倒斜角和倒凹角方形断面的阻力系数、斯托哈托数及时均流场图,为此类断面的抗风分析提供了合理的气动参数,并从流场的角度定性地对计算结果进行了机理解释。     

建筑物绕流的非稳态数值模拟研究

建筑物绕流是一种典型的钝体绕流形式,而钝体绕流通常具有非稳态流动特征,本文主要工作是对建筑物绕流的非稳态流场进行数值模拟研究。首先采用了RNG k-ε模型对方柱绕流进行非稳态数值模拟研究,通过与实验以及大涡模拟结果进行比较,发现RNG k-ε模型可以获得满意结果;接着又对一种典型的建筑物绕流形式进行数值模拟研究,分别采用了稳态和非稳态模拟方法,模拟结果表明了采用非稳态数值模拟方法可以获得与实验以及大涡模拟更为接近的结果。     

不同倒角半径方柱绕流数值模拟研究

为探究不同倒角半径下方柱绕流的特点和流场特性,文章基于CFD软件对单方柱和倒角半径为0.15D、0.25D和0.35D的方柱绕流进行了三维数值模拟。研究表明,方柱加倒角后,阻力系数会减小,升力系数先减小后增大但始终小于方柱的升力系数;随着倒角半径的增大,方柱的斯托罗哈数也逐渐增大,旋涡脱落频率加快;带倒角的方柱会出现胞体结构,呈现明显的三维特性,旋涡脱落的相关性较弱;方柱具有固定的分离点,而带倒角的方柱分离点不固定且相对方柱更加复杂。     

风沙绕流建筑物流场的数值模拟研究

利用计算流体力学模拟软件FLUENT,选用基于雷诺平均的标准k-ε湍流模型对风沙绕流建筑物的三维定常风流场进行数值模拟,分析建筑物周围风流场的分布情况和沙尘绕流建筑物的运动轨迹。计算结果表明建筑物迎风面受到压力最大,背风面受到负压的影响,风流绕流建筑物发生风流的分离,脱落,涡旋,汇合等现象。模拟结果为沙尘防治和城市建筑风环境的改善提供参考。     

建筑物周围风绕流水平运动的数值模拟

在二维直角坐标系下,采用湍流流动的k—ε双方程模型和通用的SIMPLE算法,应用Visual Ba-sic6.0计算机语言,模拟了建筑物周围风绕流水平方向上的运动。数值模拟表明了风遇到建筑物时的绕流情况,研究成果可为城市规划和住宅小区建筑物的优化设计以及分析建筑物周围空气污染物的扩散和累积提供参考和应用基础。     

基于Fluent的圆柱绕流计算分析

使用计算流体力学软件FLUENT,模拟均匀来流绕固定圆柱的流动,模拟不同的雷诺数时的圆柱绕流流动,得到流场的速度矢量图和流函数等值线图及涡街图.通过计算分析得到：当雷诺数不同时,流体的流动表现出一系列不同的构造.在雷诺数约为20和40前后流场有明显变化.其中当雷诺数小于20时,流动基本不分离;当大于20小于40时,圆柱后出现固定的漩涡;当大于40时,漩涡开始变得不稳定,随着雷诺数的增大逐渐发展成两排周期性摆动和交错的旋涡.     

二维钝体绕流的离散涡数值模拟

离散涡方法是一种无网络计算流体力学方法，和有限差分法、有限单元法以及有限体积法相比，可以更好地应用于计算风工程问题。本文根据高雷诺数流动假设，建立了高雷诺数无粘性离散涡流动模型，通过计算静止方柱的绕流问题，得到了不同时刻的流场分布图以及斯托哈尔数。     

近平板圆柱绕流的边界元分析

应用边界元方法,对低雷诺数粘性不可压流体的半无界近平板圆柱绕流问题进行数值模拟,得到圆柱表面的压力、面力分布规律,给出数值模拟的圆柱绕流的注场,数值计算与理论分析和实验结果比较完全一致。     

非淹没正挑单丁坝附近绕流数值模拟

丁坝是河道整治工程中的主要水工建筑物。为分析丁坝附近绕流情况,并验证二维浅水模型的可靠性。以长、宽、高分别为6m×0.9m×0.76m的模拟计算区域平面二维水深平均浅水方程为基本依据,引入k∧-ε∧湍流模型,对非淹没状态正挑单丁坝附近绕流进行数值模拟,模型计算结果与Nawachukwu等人的丁坝实测资料基本吻合。     

CAARC标准高层建筑三维钝体绕流风场数值模拟

基于计算流体力学软件平台Fluent 6.3,选用基于雷诺平均(RANS)的标准k ε、Realizable k ε、RNG k ε和SST k ω4种湍流模型对大气边界层中CAARC标模的单栋高层建筑的三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了比较分析。结果表明:数值模拟较好地反映了高层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况,4种湍流模型均能给出满足工程应用精度的结果。在迎风面时,与试验结果吻合良好;在侧风面和背风面时,数值模拟结果介于NPL与TJ 2试验结果之间。迎风面均受有正压力,在迎风面的2/3高度处为最大,两边及底下最小。建筑物的背风面和侧风面全部承受负压力。4种湍流模型的模拟结果之间差异较小,为高层建筑钝体绕流的研究提供了依据。     

典型空间结构平均风压分布及绕流特性的数值模拟

运用计算流体动力学技术,基于FLUENT 6.1.22流体动力学数值模拟平台,采用雷诺应力模型,对球壳、悬链面壳及椭圆双曲抛物面壳这3类结构的平均风压分布及绕流特性进行了深入研究.首先将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性;然后系统研究了风速、风向角、地面粗糙度、缩尺比、矢跨比等因素对结构风压分布及其绕流特性的影响;最后在B类场地下,根据结构形式和风压分布规律,对结构的压力系数进行面积上的加权平均得到工程上实用的体型系数,可供设计参考.     

基于RNG κ-ε模型的竖板绕流数值模拟

作为薄矩形柱类高层建筑绕穿流动的基础研究之一,采用简化的直通道内置竖板二维平面空气绕流模型为研究对象.基于有限体积法和RNGk-ε湍流模型,对不同风级作用下的长宽比D/B=0.1的竖板流动进行非定常数值模拟.计算结果揭示了竖板空气绕流尾涡的形成、脱落及消失的周期性过程.在Re =4.42×104和Re=4.62×104区间尾涡无明显脱落,当雷诺数大于或等于4.62×104时,出现尾涡的生成及脱落消失过程.计算并分析了竖板表面不同位置的压力分布和风载体型系数,计算结果与相关文献结论进行了对比.