FLUENT马格努斯效应模拟

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1 前言

马格努斯效应是一个有意思的流体力学现象，其原理描述为：当一个旋转物体的旋转角速度质量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。如下图所示，气体来流速度V∞，也就是圆形物体相对气体的平动速度-V∞，同时物体顺时针旋转，这个转动会带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加（速度同向），另一侧流体速度减小（速度反向），根据伯努利原理，则会在两侧产生压差，形成横向力。可能最有名的马格努斯效应是当年罗伯特-卡洛斯开出的那一脚让全世界球迷都惊掉下巴的任意球。今天，我们做一个简单的案例，演示一下这个效应。

2 建模与网格

创建如下的二维平面模型，计算域尺寸1m×0.4m，圆球直径Φ30mm，球心位于(0.2m,0.2m)处。注意，本案例我们将采用滑移网格技术，因此需要在圆球周围创建一个流体域，周围外侧再创建一个流体域，两个流体域通过interface进行连接与数据传递。可以采用网格装配方法，也可以在workbench的DS或者Spaceclaim建模（注意不要对两个域的交接面进行拓扑共享，则软件会自动生成interface）。划分四边形网格，并对圆球周围网格进行细化，对圆球壁面划分边界层网格，注意边界层网格高度和层数要与选用的湍流模型相适应，本案例不再冗述。