随着计算机硬件技术和计算算法的发展,新的算法不断涌现,分离涡模拟(DES)由于兼有雷诺时均方法(RANS)和大涡模拟(LES)的优点,正受到科研人员的重视:在近壁区采用RANS模型可以采用较大的网格,缩短计算时间,并避免了近壁区由于气流强剪切导致的 LES 模拟不准确的问题;在远场区采用 LES 又能够模拟湍流的瞬态流动。
本次以路堤流场进行实例分析。
模型边界、计算区域如下:
采用ICEM CFD前处理软件进行网格划分,得到:
3维网格图:
正面网格图:
局部网格图:
输出mesh文件,在 fluent中进行设置:
首先检查网格,进行smooth/swap;
Define-models-solver设置如下:
Viscous Model中选择DES,保持默认设置。
由于是空气流场,故不修改材料属性;
在入口边界中给定30m/s;
Solve-Controls-Solution保持默认;
残差不修改;
进行流场初始化;
设置迭代时间步长为0.0001,次数200000(瞬态流场100000,平均流场100000),一时间步长内最大迭代次数50;
采用实验室已有的大型计算机群,大概计算时间为240个小时。
得到瞬态流场——速度梯度的第二不变量Q=1,采用速度、静压渲染:
发现在路堤后,其湍流现象十分明显,涡状态复杂。
下图为流场平均后的压力云图:
速度云图:
除了得到以上的一些云图以外,还可以得到速度分布,路堤前后的加速、减速效应等。这里就不再详细分析。
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