关于Fluent设定参考值监视升力或阻力的体会分享

关于Fluent设定相关参考值来监视升力或阻力的体会

要求身边有以下2本书：《fluent-流体过程仿真计算实例与分析》和《fluent入门与进阶教程》。

本次讲座针对《fluent-流体过程仿真计算实例与分析》中的第二章，第三节（P92）二维船舶行驶阻力特性数值模拟来探究在流体计算中监测升力和阻力的设定。

设置参考值的意义：设置参考值是对作用在计算模型上的力等物理量进行无量纲化，得到无量纲化的物理量，使得计算结果后处理相对简单。

阅读熟知此章节计算过程和后续的力学分析内容，针对P112内容。

1.1从本书例子中可知，船体所受到的动升力为45712.522（P111），反过头来看升力系数的监测曲线，发现在27s时候，动升力系数达到了稳定的状态，变化很小。通过手动测试，此对应的数值为3.5左右。先且认为是3.5，至于具体值还请大家在通过该模型来计算.

1.2.fluent中升力系数定义为

1.3在P107中，作者设定的参考值是密度1000，速度为5，那么升力监测系数中分母的计算值为12500×L（可以参考P108）。

1.4，由于fluent升力报告中，船体的动升力为45712.522，那么，45712.522/12500=3.657.发现，这与升力监测系数几乎相一致，那么，也可以说升力监测系数中分母L为1，同时，反过来在检查下fluent中参考值的设定，默认的特征长度L=1，但是，就本节的例子来说，船体的特征长度肯定不是1。

因此，可以认为在2维计算模型中，参考值中的默认特征长度没有必要一定设定为我们物理模型的特征长度。后面也会对此有个解释。

2.现在对升力系数的公式来研究，

3.基于观点2的想法，通过修改参考值来再次对该模型进行了计算。此处的参考值设定为，密度是2，速度是1，L依旧不变，为1，也即在参考值中为默认的特征长度。

升力和阻力的监测结果

其中升力的所谓稳定值为

27.098001
44343.885

27.099001
44350.497

27.100002
44360.482

阻力的稳定值为

27.098001
8171.8607

27.099001
8172.3052

27.100002
8173.3354

4.从调整参考值后的升力系数监测曲线来看，课本中的升力大小为45712，参考值调整后的升力为44360，误差为3%，确实现了观点2的想法，也验证了在参考值中特征长度不一定非的是物理模型的特征长度。只要保证升力监测系数的分母为1，那么监视的升力系数就是我们需要的升力大小而不是升力系数的大小。

至于升力系数的计算，就按照标准的公式就可以。

再来看下另外一个例子。

例子来源：fluent入门与进阶教程。于勇，北京理工大学出版社。

第三章第二节，二维定常可压缩流场分析----NACA0006翼型气动力计算。

同样，我们只是对参考值进行修改，依旧是速度和密度，其余的均保持不变，确保升力系数的分母为1。这里只提供升力和阻力监测的曲线。其趋势和课本例子趋势一致。

其中，升力值为33165，依据升力值所计算得到的升力系数是0.7295，和课本例子监测所得的升力系数相差无几。

5.小结。通过设置参考值相关变量，可以直接监视模型所受到的感兴趣的力的变化情况，而不是相关系数的变化，从而便于直接对物理模型进行后处理的分析和评价。因此，在后续的计算中，我们保证参考值的设定，使得升力和阻力系数的分母为1，那么监视的升力和阻力系数就是我们直接所需要的力的大小。