基于FLUENT的圆柱绕流数值模拟 原创

关键词：FLUENT，圆柱绕流，结构优化，计算流体力学，流场特性

利用FLUENT软件对圆柱绕流过程进行数值模拟。通过数值模拟手段探讨圆柱绕流过程中流体的速度、压力、湍动能分布，以研究其流场特性。主要评价指标为速度分布和湍动能分布。以某一确定结构参数和操作参数的圆柱绕流为例进行以下数值模拟流程介绍。通过精细的网格划分和仿真设置，模拟了圆柱绕流过程的流场特性，以云图方式显示了其流场的速度分布和压力分布。

在仿真过程中，首先建立圆柱绕流三维模型。为提高仿真精度，对模型进行了poly网格划分。随后设置仿真参数，包括流体密度、粘度等参数。采用SST k-omega模型来描述流体的流动特性。后续可以通过改变结构参数和操作参数对其进行更为细致的数值模拟，以进一步优化其流场分布效果，找到所需最优结构参数及操作参数。

建立几何模型时对其进行适当的结构优化便于数值模拟过程，网格划分时对其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高网格质量，综合得到网格质量大于0.2即可满足一般仿真需求。几何模型如图1所示，网格划分如图2所示。

图1几何模型

图2网格划分

初始速度分布如图3所示，初始速度分布如图4所示：

图3初始速度分布

图4初始压力分布

流动2s时刻，速度、压力及湍动能分布如图5、图6和图7所示：

图5流动2s时刻速度分布

图6流动2s时刻压力分布

图7 流动2s时刻湍动能分布

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