FLUENT圆柱扰流模拟实战：探索流体动力学的奥秘

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从物理上讲，所有的流体流动都是三维的，因此需要用三维模型来分析一般的流体流动，特别是那些涉及复杂几何形状的流动问题。然而，在某些情况下，可以作出适当的假设，将三维问题简化为二维问题，以简化其分析或数值分析。一般来说，如果一个方向的流场梯度比另两个方向的流场梯度小得多，则可以采用二维平面或轴对称假设。

例如，光滑球体上的Stokes（或蠕动）流在圆周方向上的梯度为零，因此对该流的轴对称假设是合适的。另一个经典场景是两个平行平板之间的Couette流 ，可以用二维平面模型来近似。在这个例子中，一个非定常绕圆柱流动的二维模拟被执行。使用二维平面假设是因为与其他两个方向相比，沿圆柱体轴向的流动梯度可以忽略不计。通过将模型简化为二维模型，与全三维模型相比，可以经济有效地模拟和分析非定常周期性涡旋脱落过程，并利用模拟结果生成卡门涡街 的动画。

• 1 启动FLUENT 并导入网格

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 2021 →Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，启动Fluent 2021。

（2）单击主菜单中File→Read→Mesh命令，导入.msh网格文件。

• 2 定义模型

单击命令结构树中General按钮，弹出General（总体模型设定）面板。在Solver Time中选择Transient。

• 3 设置材料

（1）双击A4栏Setup项，打开Fluent Launcher对话框，单击OK按钮进入FLUENT界面。

（2）单击主菜单中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，弹出Create/Edit Materials（材料）对话框。单击Fluent Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框，选择water liquid，单击Copy按钮确认。

• 4 设置湍流模型

（1）在模型设定面板Models中双击Viscous按钮，弹出Viscous Models对话框，勾选Laminar模型。

• 5 设置边界条件

（1）在边界条件面板中，双击inlet弹出边界条件设置对话框。VelocityMagnitude输入0.025，单击OK按钮确认退出。

（2）在边界条件面板中，双击设置sidewall1的边界条件设置对话框。设置Shear Condition为Specified Shear，Shear Stress输入0，单击OK按钮确认退出。

（3）在边界条件面板中，双击设置sidewall2的边界条件设置对话框。设置Shear Condition为Specified Shear，Shear Stress输入0，单击OK按钮确认退出。

• 6 初始条件

（1）单击主菜单中Solution→Initialization按钮，弹出Solution Initialization（初始化设置）面板。Initialization Methods中选择Standard Initialization，单击Initialize按钮进行初始化。

• 7 计算求解

（1）单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮，弹出Run Calculation（运行计算）面板。在Time Step Size中输入0.025，在Number of Time Steps中输入800，单击Calculate开始计算。

• 8 结果后处理

（1）进入CFD-Post 界面。

（2）显示云图。

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