利用CFX计算卡门涡街的完整流程
本文摘要(由AI生成):
本文介绍了利用CFX计算卡门涡街的完整流程,包括计算模型、CFX设置、计算结果等。其中,CFX设置包括启动CFX、导入计算网格、计算类型设置、定义表达式、新建材料、计算区域设置、边界条件设置、Output控制、创建初始值、设置求解控制参数和解算计算等步骤。计算结果包括基本结果和曲线显示两部分。
本案例演示利用CFX计算卡门涡街的完整流程。
1 计算模型

圆柱直径2m,计算模型雷诺数100,属于层流涡街。
2 CFX设置
2.1 启动CFX
- 启动CFX,如下图所示设置Work Directory,点击按钮CFX-Pre启动CFX

- 点击工具栏按钮New Case打开设置对话框,选择General项,点击按钮OK新建Case

2.2 导入计算网格
- 选择菜单File → Import → Mesh…打开文件选择对话框

- 如下图所示选择网格文件F10_S10_B15_Hex010.cfx5,点击OK按钮导入网格文件


2.3 计算类型设置

- 如下图所示设置计算类型为Transient,设置Total为20 s,设置Timesteps为0.01 s

2.4 定义表达式

2.5 新建材料

2.6 计算区域设置
- 鼠标双击模型树节点Default Domain打开区域设置面板

- 进入Basic Settings标签页,如下图所示设置Material为MyFluid

- 进入Fluid Models标签页,设置Heat Transfer Option为None,指定湍流模型为None(Laminar),点击OK按钮关闭面板

2.7 边界条件设置
- 右键选择节点Default Domain,选择弹出对话框Insert → Boundary插入边界

- 如下图所示指定边界名称为inlet,点击OK按钮打开设置面板

- 进入面板Basic Settings标签页,设置Boundary Type为Inlet,指定Location为IN,如下图所示

- 进入Boundary Details标签页,如下图所示指定速度为FlowVelocity,点击OK按钮关闭对话框





- 插入边界Cylinder,如下图所示指定边界位置,其他参数保持默认设置







2.8 Output控制
- 点击工具栏按钮Output Control打开输出控制设置对话框


- 定义表达式CdCylinderExpression为
(force_x()@Cylinder*2)/(FluidDensity * FlowVelocity^2*0.5[m]*2[m])

- 定义表达式ClCylinderExpression为
(force_y()@Cylinder*2)/(FluidDensity * FlowVelocity^2*0.5[m]*2[m])



2.9 创建初始值
- 点击按钮Global Initialization弹出设置对话框

- 定义U为
FlowVelocity
,定义v为tan(10[deg]*(pi/180[deg]))*FlowVelocity *step(x/1[m])

2.10 设置求解控制参数
- 鼠标双击模型树节点Solver Control弹出参数设置面板



2.11 求解计算
- 如下图所示设置并行计算参数,指定CPU数量,点击按钮Start Run开始求解计算



注:这里注意输出监测数据,可以在图形显示窗口点击鼠标右键,选择Export Plot Data…将数据保存为CSV文件。注意修改x坐标为时间,默认情况下为时间步数,这里需要修改。
- 计算完毕后如下图所示,选中选项Post-Process Results,点击OK按钮打开CFD-Post进行后处理

3 计算结果
3.1 基本结果


3.2 曲线显示



- 激活Fast Fourier Transform,如下图所示指定参数


- 指定Y Function为Magnitude,如下图所示


可看到最大值对应的频率为1.5Hz。计算Strouhal数为:

实验测量值为0.164,可以通过加密计算网格提高计算精度。推荐课程
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博士
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教师
探讨CFD职场生活,闲谈CFD里外
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