fluent卡門渦街實現案例

2017-01-13  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

本文系統的對當前圓柱擾流的計算進行了分析,考慮了以下幾種情況:

1)圓柱靜止;

2)僅考慮圓柱振動對流場的影響,考慮單自由度、多自由度;

3)考慮渦激振動的影響,將流體力帶入結構振動本構方程進行求解,得到流固耦合的流場情況;

4)利用WB進行fluent與結構軟件的耦合分析,得到渦激振動的流場情況;

由于計算時間較長,今天僅對前兩種情況計算結果進行展示,后續情況會陸續更新

本文針對雷諾數為400的情況進行計算分析,流體介質為水,入口流速為0.01m/s,圓柱直徑為0.02m;

流場大小為20D*80D,對中心6D*6D區域進行加密處理,中心區域采用四面體網格加邊界層網格;

計算模型說明

計算網格

1)中心區域為固定圓柱時計算結果展示:

阻力系數

升力系數

2)考慮圓柱振動對流場的影響

    本節針對結構振動對流場的影響進行分析,考慮了單自由度及兩自由度的振動方式,但沒有考慮流場對結構振動的影響,考慮振動幅度為0.2D,振動頻率與流體渦的生成與脫落頻率基本一致。

    a、單自由度模擬,釋放Y方向自由度,結構振動方程不考慮阻尼,

,其中A=0.2D,f=0.2;

    對應的udf為:

#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; 

} 

計算結果如下:

阻力系數

升力系數

b、考慮x、y兩個自由度時

   兩方向振動方程幅值一致,都為0.2D;頻率一致,都為0.2;對應UDF為:

#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; 

} 

計算結果展示:

阻力系數

升力系數

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