fluent 提取湍流强度

fluent 提取湍流强度

湍流强度是描述湍流流动的一个重要参数，它反映了湍流的紊动程度和能量耗散情况。在流体力学领域中，湍流是指流动状态中速度和其他物理量在时间和空间上的无规律波动。湍流强度的提取对于研究湍流运动行为和流动稳定性具有重要意义。

湍流强度的计算方法有很多种，其中一种常用的方法是利用雷诺应力来评估湍流的强度。雷诺应力是流体中湍流产生的主要力量，它与速度的波动有关。湍流强度可以通过计算雷诺应力的大小来估计。雷诺应力是速度波动的平方和，它表示了湍流流动的强度。湍流强度越大，说明湍流流动越剧烈，能量耗散也越大。

除了利用雷诺应力来计算湍流强度外，还可以通过湍流能量谱来分析湍流的特性。湍流能量谱是描述湍流能量在不同频率上的分布情况。通过分析湍流能量谱，可以得到湍流强度随频率变化的规律。湍流强度随频率的增加而增加，表明高频率的湍流能量更集中，湍流强度也更大。

湍流强度的提取在实际应用中具有广泛的意义。在工程设计中，了解湍流强度可以帮助我们评估流体系统的稳定性和安全性。比如，在飞机的设计中，湍流强度的大小会影响到飞行的稳定性和燃油的消耗。在水利工程中，湍流强度的大小会影响到水流的输送和水电站的运行效率。因此，准确提取湍流强度对于工程设计和优化具有重要意义。

湍流强度的提取方法还在不断发展和改进中。随着计算机技术的进步，数值模拟和实验测量方法可以更准确地提取湍流强度。数值模拟方法可以通过计算流体力学方程组来模拟湍流流动，利用雷诺平均法和湍流模型来估计湍流强度。实验测量方法可以通过激光测速仪等设备来测量流场中的速度和湍流强度。这些方法的发展为湍流强度的提取提供了更多的选择和可能性。

湍流强度是描述湍流流动的重要参数，它反映了流动中的能量耗散和紊动程度。湍流强度的提取对于研究湍流流动行为和流动稳定性具有重要意义。通过计算雷诺应力和分析湍流能量谱等方法，可以准确提取湍流强度。湍流强度的提取方法不断发展和改进，为工程设计和优化提供了更多的选择和可能性。

fluent中的小技巧

[转帖]等值线图、矢量图、流线图、云图、直方图和XY散点图 等值线是在所指定的表面上通过若干个点的连线，在这条线上的变量（如压力）为定值。在二维或三维空间上，将横坐标取为空间长度或时间历程，将纵坐标取为某一物理量，然后用光滑曲线获取面在坐标系内绘制出某一物理量沿空间或时间的变化情况。等值线图是在物理区域上由同一变量的多条等值线组成的图形，即用不同颜色的线条表示相等物理量。等值线图包含线条图形和云图两种，云图是使用渲染的方式，将流场某个截面上的物理量用连续变化的颜色块表示其分布。 用户可以确定要显示哪个变量的等值线，可确定显示哪个面上的值，还可以指定要显示的等值线的取值范围。 矢量图：矢量图是直接给出二维或三维空间里矢量（如速度）的方向和大小。速度矢量图是反映速度变化、旋涡、回流等的有效手段，是流场分析最常用的图谱之一。在默认情况下，矢量在每个网格单元的中心绘制，用箭头表示矢量的方向，用箭头的长度和颜色表示矢量的大小。 用户可以选择指定要显示哪个表面的速度矢量，可以决定显示哪种速度（绝对速度或相对速度），也可以决定根据什么变量（如温度值、湍动能等）的值来决定颜色。 流线图：是用不同颜色线条表示质点运动轨迹，将计算域内无质量粒子的流动情况可视化。用户可指定粒子从哪个表面上释放出来。 Fluent允许用户从解的结果、data文件、残差数据中提取数据，来生成直方图与XY散点图。并且允许用户虚拟地定义任何变量或函数。 直方图是由数据条所组成的图形。直方图的横坐标是所希望的解的量（如密度），纵坐标是单元总数的百分比。使用Plot/Histogram命令，打开Solution Histogram对话框，设置直方图的内容及坐标轴。 XY散点图是由一系列离散的数据构成的线或符号图表。可以根据当前流场的解创建XY散点图，也可以从外部数据文件中取数据来创建XY散点图。 如何将fluent计算出的图形导入到tecplot中？ 在fluent菜单中 点击File－Export : 在File Type 列表中选中Tecplot; 在surface列表中选中所有部分； Function to Write列表中选中所需要的 然后单击Write 命名 单击OK；数据文件输出了。 然后双击Tecplot快捷方式打开。 选择File-LOad data file 打开文件导入即可。

FLUENT中湍流参数的定义

FLUENT 中湍流参数的定义 2011-07-28 10:46:03| 分类: 默认分类|举报|字号订阅 流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法，湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF(用户自定义函数)来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulence Specification Method (湍流定义方法)下拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置: (1)湍流强度(Turbulence Intensity) 湍流强度I的定义为: I=Sqrt(u’*u’+v’*v’+w’*w’)/u_avg (8-1) 上式中u',v' 和w' 是速度脉动量，u_avg是平均速度。

湍流强度小于1,时，可以认为湍流强度是比较低的，而在湍流强度大于10,时，则可以认为湍流强度是比较高的。在来流为层流时，湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中，自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中，自由流的湍流强度通常低于0.05%。 内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动，则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流，则进口处湍流强度可以达到几个百分点。如果管道中的流动是充分发展的湍流，则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到，这个公式是从管流经验公式得到的: I=u’/u_avg=0.16*Re_DH^-0.125 (8-2) 其中Re_DH是Hydraulic Diameter(水力直径)的意思，即式(8-2)中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。 (2)湍流的长度尺度与水力直径 湍流能量主要集中在大涡结构中，而湍流长度尺度l则是与大涡结构相关的物理量。在充分发展的管流中，因为漩涡尺度不可能大于管道直径，所以l 是受到管道尺寸制约的几何量。湍流长度尺度l 与管道物理尺寸L关系可以表示为: l = 0.07L (8-3) 式中的比例因子0.07 是充分发展管流中混合长的最大值，而L则是管道直径。在管道截面不是圆形时，L可以取为管道的水力直径。 湍流的特征长取决于对湍流发展具有决定性影响的几何尺度。在上面的讨论中，管道直径是决定湍流发展过程的唯一长度量。如果在流动中还存在其他对流动影响更大 的物体，比如在管道中存在一个障碍物，而障碍物对湍流的发生和发展过程起着重要的干扰作用。在这种情况下，湍流特征长就应该取为障碍物的特征长度。

湍流边界条件的设置

在流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法，湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF（用户自定 义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulence Specification Method （湍流定义方法）下拉列表中，可以简 单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置： （1）湍流强度（Turbulence Intensity） 湍流强度I的定义为：I=Sq rt(u’*u’+v’*v’+w’*w’)/u_avg (8-1) 上式中u',v' 和w' 是速度脉动量，u_avg是平均速度。 湍流强度小于1％时，可以认为湍流强度是比较低的， 而在湍流强度大于10％时，则可以认为湍流强度是比较高的。 在来流为层流时，湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中，自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中，自由流的湍流强度通常低于0.05%。 内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动，则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流，则进口处湍流强度可以达到几个百分点。 如果管道中的流动是充分发展的湍流，则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到，这个公式是从管流经验公式得到的： I=u’/u_avg=0.16*Re_DH^-0.125 (8-2) 其中Re_DH是Hydraulic Diameter（水力直径）的意思，即式(8-2)中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。 （2）湍流的长度尺度与水力直径 湍流能量主要集中在大涡结构中，而湍流长度尺度l则是与大涡结构相关的物理量。在充分发展的管流中，因为漩涡尺度不可能大于管道直径，所以l 是受到 管道尺寸制约的几何量。湍流长度尺度l 与管道物理尺寸L关系可以表示为： l = 0.07L (8-3) 式中的比例因子0.07 是充分发展管流中混合长的最大值，而L则是管道直径。在管道截面不是圆形时，L可以取为管道的水力直径。 湍流的特征长取决于对湍流发展具有决定性影响的几何尺度。在上面的讨论中，管道直径是决定湍流发展过程的唯一长度量。如果在流动中还存在其他对流动影响更大的物体，比如在管道中存在一个障碍物，而障碍物对湍流的发生和发展过程起着重要的干扰作用。在这种情况下，湍流特征长就应该取为障碍物的特征长度。

基于FLUENT软件的拦河闸水力特性数值模拟

基于FLUENT软件的拦河闸水力特性数值模拟 孙永春;孙美玲 【摘要】通过FLUENT软件对正常蓄水位下拦河闸进行了数值模拟,探讨了拦河闸的泄流能力、沿程水面高程、流速、压强,并将这些数据与实测结果进行对比.对比结果表明,模型模拟的数据与实测数据相差不大,且在可控范围内,从而验证了FLUENT软件模拟在拦河闸水力特性研究上的可行性. 【期刊名称】《水利水电快报》 【年(卷),期】2018(039)012 【总页数】5页(P49-52,57) 【关键词】数值模拟;拦河闸;FLUENT软件 【作者】孙永春;孙美玲 【作者单位】辽宁省东港市友谊灌区管理处,辽宁东港 118300;辽宁省东港市友谊灌区管理处,辽宁东港 118300 【正文语种】中文 【中图分类】TV131.6 拦河闸主要用来调节上游水位和控制下泄水流流量，当发生洪水时，一方面可以通过开闸泄洪，保证上游洪水位低于防洪水位，另一方面可以调节下泄流量，使下泄流量低于下游河道的安全泄量[1]，从而实现航运、灌溉、发电引水、城镇供水排淤泄沙、水沙平衡的目的。拦河闸主要设置在河道顺直、河床稳定的河段，可以保

证水流平顺，单宽流量均匀，尽可能缩短闸下消能防冲设施长度[1-4]。 1 工程概况 某拦河闸坐落于辽宁省境内，主要以拦漂为主，同时兼顾交通功能，该工程为综合利用的水利工程，工程等级为Ⅱ等。工程主要设施包括拦河闸、船闸、电站、道路和码头等。永久性主要建筑物级别为2级；次要建筑物级别为3级；船闸导航墙、码头挡土墙级别为3级。设计洪水重现期为100 a(P=1%)，校核洪水重现期为1 000 a(P=0.1%)。拦河闸、船闸及电站工程安全使用年限为100 a，闸门安全使用年限为50 a，码头工程、清漂工作平台工程及道路工程安全使用年限为50 a。拦河闸设18孔，拦河闸孔宽为12 m，1孔溢流闸，平板闸门高14 m，圆弧形中墩宽3 m，闸底板高程 286.5 m。中部溢流闸宽12 m，闸墩宽3 m，闸门分7节，总高14 m，正常蓄水位301.14 m。船闸总宽24 m，电站总宽60.4 m。左右岸 岸坡与船闸坝段及电站坝段的连接采用挡水坝连接的方式。工程整体平面见图1，拦河闸尺寸见图2。 2 FLUENT软件 FLUENT软件主要用于二维、三维流体物质分析，能够导入多类型的CAD软件三维模型和多种CAE网络模型，实现内存分配的动态化。FLUENT软件核心思想是 将研究区域全部数据导入控制方程，通过计算研究区域内的流体方程，完成计算区域内所有物理量的求解。FLUENT软件需要依靠Autocad、ICEM(Integrated Computational Engineering and Manufacturing)软件进行前处理。结构网格划分或非结构网格划分都需要借助ICEM软件，首先在Autocad中建立拦河闸数值 模型，随后将CAD图形导入ICEM中进行下一步的结构网格划分，操作步骤见图3。FLUENT软件后期处理借助CFD-POST软件，该软件可以显示关键部位物理量，如速度、压力、温度等；同时，用户还可以自定义研究区域，最终以矢量图、云图、曲线、XY散粒图、等值线图等方式显示出数据结论[5]。求解流程见图4。

FLUENT湍流强度计算

湍流强度：I=0.16Re^(-1/8)； 其中，雷诺数：Re=vdρ/η； v-平均速度；P1=P0-1/2ρv^2；P1-进口压力；P2=出口压力； d-口径； ρ-介质密度； η——介质动力粘度系数； 如何设置外流边界条件：湍流特征长度尺寸？ 在外流例如机翼绕流时，如何计算获得湍流特征长度尺寸？ 现在的都讲解内流的特征长度，与水力直径有关， 但没有说明外流的特征长度设置。 1、湍流强度定义：速度波动的均方根与平均速度的比值小于1%为低湍流强度，高于10%为高湍流强度。计算公式：I=0.16*(re)^(-1/8) 式中：I—湍流强度，re—雷诺数 2、湍流尺度及水力直径湍流尺度（turbulence length)：a physical quantity related to the size of the large eddies that contain the energy in turbulent flows。通常计算方式：l=0.07L L为特征尺度，可认为是水力直径，因数0.07是基于充分发展的湍流管流中的混合长度的最大值。湍流参数的选取：（1）充分发展的内部流动，选取湍流强度(intensity)和水力直径(hydraulic diameter) （2）导流叶片流动、穿孔板等流动，选取强度(intensity)和长度尺度(length scale)。（3）四周为壁面引起湍流边界层的流动，选取强度（intensity)和长度尺度(length scale)，使用边界层厚度，特征长度等于0.4倍边界层，输入此值到turbulence length scale中。 3、湍动能（Kinetic energy) 湍流模型中最常见的物理量（k）。利用湍流强度估算湍动能：k=3/2*(u*I)^2 其中：u—平均速度，I—湍流强度 4、湍流耗散率(turbulent disspipation rate) 湍流耗散率即传说中的ε。通常利用k和湍流尺度l估算ε 计算公式为：cu通常取0.09，k为湍动能，l为湍流尺度 5、比耗散率ω 计算公式为：ω=k^0.5/(l*c^0.25) 式中：k为湍动能，l为湍流尺度，c为经验常数，常取0.09 这都是内流的参数设置，没有外流的，有些人说这个参数对计算结果没什么影响，但是个人认为还是很有影响的，希望那位大侠能帮助解决下外流湍流边界的设置问题，在此请教了

fluent中常见的湍流模型及各自应用场合

fluent中常见的湍流模型及各自应用场合 湍流是流体运动中的一种复杂现象，它在自然界和工程应用中都非常常见。为了模拟和预测湍流的行为，数学家和工程师们开发了各种湍流模型。在Fluent中，作为一种流体动力学软件，它提供了多种常见的湍流模型，每个模型都有其自己的适用场合。 1. k-ε 模型 最常见的湍流模型之一是k-ε模型。该模型基于雷诺平均的假设，将湍流分解为宏观平均流动和湍流脉动两个部分，通过计算能量和湍动量方程来模拟湍流行为。k-ε模型适用于边界层内和自由表面流动等具有高湍流强度的情况。它还适用于非压缩流体和对称或旋转流动。 2. k-ω SST 模型 k-ω SST模型是基于k-ε模型的改进版本。它结合了k-ω模型和k-ε模型的优点，既能够准确地模拟边界层流动，又能够提供准确的湍流边界条件。SST代表了"Shear Stress Transport"，意味着模型在对剪切流动的边界层进行处理时更为准确。k-ω SST模型适用于各种湍流强度的流动，特别是在激烈湍流的边界层内。 3. Reynolds Stress 模型 Reynolds Stress模型是一种基于雷诺应力张量模拟湍流的高级模型。

它考虑了流场中的各向异性和非线性效应，并通过解Reynolds应力方程来确定流场中的张应力。由于对流场的湍流行为进行了更精确的建模，Reynolds Stress模型适用于湍流流动和涡旋流动等复杂的工程应用。然而，由于模型的计算复杂度较高，使用该模型需要更多的计算资源。 4. Large Eddy Simulation (LES) Large Eddy Simulation是一种直接模拟湍流的方法，它通过将整个流场划分为大尺度和小尺度的涡旋来模拟湍流行为。LES适用于高雷诺数的流动，其中小尺度涡旋的作用显著。由于需要同时解决大尺度和小尺度涡旋的运动方程，LES计算的复杂度非常高，适用于需要高精度湍流求解的工程应用。 5. RANS 模型 (Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations) RANS模型是一种常用的湍流模型，通过对雷诺平均的流动进行建模来模拟湍流行为。它假设湍流量和湍流强度服从某种统计分布，并将这些量的平均方程添加到Navier-Stokes方程中。与其他湍流模型相比，RANS模型计算速度较快，适用于大规模的湍流模拟。 在Fluent中，以上这些湍流模型提供了一系列不同精度和计算复杂度的选项，以满足不同情况下的需求。根据具体应用场景的不同，选择适当的湍流模型可以提高模拟结果的准确性和可信度。

fluent udf 湍流参数

fluent udf 湍流参数 湍流参数是湍流模拟中的一个重要概念，它决定了模拟结果的准确性和可靠性。在Fluent UDF中，我们可以通过定义和调整湍流参数来改善模拟结果，使其更符合实际情况。本文将介绍几个常见的湍流参数，并探讨它们对模拟结果的影响。 一、湍流模型选择 在Fluent UDF中，我们可以选择不同的湍流模型来描述流体中的湍流运动。常见的湍流模型有k-ε模型、k-ω模型、SST模型等。每种模型都有其适用的领域和局限性。在选择湍流模型时，需要根据具体应用场景和模拟目标来进行选择。 二、湍流粘度 湍流粘度是一个重要的湍流参数，它决定了流体中湍流运动的强度。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流粘度来改变湍流模拟的结果。一般情况下，湍流粘度越大，湍流运动越强烈；湍流粘度越小，湍流运动越弱。 三、湍流能量和湍流耗散率 湍流能量和湍流耗散率是描述湍流运动特征的两个重要参数。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流能量和湍流耗散率来改变湍流模拟的结果。湍流能量越大，湍流运动越强烈；湍流耗散率越大，湍流运动越剧烈。

四、湍流涡粘度比 湍流涡粘度比是湍流模拟中的一个重要参数，它描述了湍流涡的扩散和耗散特性。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流涡粘度比来改变湍流模拟的结果。湍流涡粘度比越大，湍流涡的扩散和耗散越强；湍流涡粘度比越小，湍流涡的扩散和耗散越弱。 五、湍流时间尺度 湍流时间尺度是描述湍流运动时间特征的一个重要参数。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流时间尺度来改变湍流模拟的结果。湍流时间尺度越小，湍流运动的时间特征越短暂；湍流时间尺度越大，湍流运动的时间特征越持久。 六、湍流强度 湍流强度是描述湍流运动强度的一个重要参数。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流强度来改变湍流模拟的结果。湍流强度越大，湍流运动越强烈；湍流强度越小，湍流运动越弱。 七、湍流长度尺度 湍流长度尺度是描述湍流涡的空间特征的一个重要参数。在Fluent UDF中，我们可以通过调整湍流长度尺度来改变湍流模拟的结果。湍流长度尺度越大，湍流涡的空间特征越大；湍流长度尺度越小，湍流涡的空间特征越小。 通过在Fluent UDF中调整湍流参数，我们可以改善湍流模拟的准确

fluent湍流扩散系数

fluent湍流扩散系数 Fluent湍流扩散系数的概念与应用 一、引言 湍流是指流体中出现的旋涡和涡旋结构，它是一种非线性的、不规则的运动方式。在自然界和工程中，湍流广泛存在于气体、液体的运动中。而湍流扩散系数是描述湍流扩散现象的一个重要参数，它在环境工程、化工工程等领域有着广泛的应用。本文将从湍流扩散系数的定义、影响因素以及应用方面进行探讨。 二、湍流扩散系数的定义 湍流扩散系数是指在湍流条件下，由于湍流的不规则性和随机性而引起的物质或能量的扩散速率。在湍流运动中，流体分子的混合程度较高，使得物质的扩散速率大大增加。湍流扩散系数可以用来描述湍流运动中物质扩散的强度和速率。 三、湍流扩散系数的影响因素 1. 湍流强度：湍流强度是指湍流运动中涡旋的大小和数量，强湍流会增加物质的混合程度，从而增大湍流扩散系数。 2. 流速：流速是湍流运动中的一个重要因素，较高的流速会增加湍流的能量和湍流强度，进而增大湍流扩散系数。 3. 流体性质：流体的性质也会对湍流扩散系数产生影响。不同的流体具有不同的粘度和密度，这些性质会影响湍流运动的特性，进而影响湍流扩散系数的大小。

四、湍流扩散系数的应用 1. 环境工程中的应用：湍流扩散系数在环境工程中有着广泛的应用，如大气污染物的扩散模拟。通过测量湍流扩散系数，可以预测污染物的传播范围和浓度分布，为环境保护和污染治理提供重要依据。 2. 化工工程中的应用：在化工工程中，湍流扩散系数是设计反应器和分离设备的重要参数。通过合理选择湍流扩散系数，可以提高反应效率和分离效果，降低生产成本。 3. 能源工程中的应用：湍流扩散系数在燃烧和能源转换过程中也起着重要的作用。燃烧过程中，湍流扩散系数决定了燃料和氧气的混合程度，直接影响燃烧效率和能量利用率。 五、总结 湍流扩散系数是描述湍流扩散现象的重要参数，它在环境工程、化工工程和能源工程等领域有着广泛的应用。通过研究湍流扩散系数的影响因素和应用，可以更好地理解湍流运动的特性，提高工程设计和环境保护的效果。未来，随着科学技术的不断发展，湍流扩散系数的研究将会更加深入，为工程和科学研究提供更多的支持和指导。

多功能风洞及CFD优化设计

多功能风洞及CFD优化设计 陈作钢;李金成;代燚;马宁;任泽斌 【摘要】上海交通大学在建的多功能低速风洞具有串列式的大小两个试验段.为提高边界层试验时的工作效率,将在大试验段的转盘前部设置自动升降粗糙元装置.为模拟风浪流联合作用环境下船舶/海洋工程结构物的流体动力响应,由旁路风道将风引至循环水槽测试部的上方,并且该测试部的风速可以随时间周期变化.为提高大试验段的流场指标,在与试验结果对比的基础上,CFD方法模拟了风洞的内部流场,基于DOE结果生成了Kriging模型,采用多岛遗传算法得到最优解.研究结果表明优化设计的结果显著提高了流场的性能指标.%A wind tunnel with two test sections will be built in Shanghai Jiaotong University. In order to enhance the working proficiency in the boundary layer test, the autocontrol roughness element system is equipped m front of the turntable. To facilitate the experiment simulating the environment of wind, wave and flow, the wind, which is capable of periodic variation, is conducted to the test section of the circulating water channel. To enhance the uniformity of the flow at the test section, CFD is used to simulate the flow field inside the wind tunnel while some computed results are compared with the experimental data. Kriging model is created based on DOE's results and the optimum is obtained by Multi-Island Genetic Algorithm, The optimal design improves the flow field at-the test section greatly. 【期刊名称】《实验流体力学》 【年(卷),期】2012(026)004

湍流边界条件

欢迎来讨论边界条件中湍流量的设置问题哦Post By: 2007-11-9 11:46:00 在流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在F LUENT中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法， 湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF （用户自定义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在F LUENT中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法， 湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF （用户自定义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流 条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边界上采用均匀湍 流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulenee Specification Method （湍流定义方法）下拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出 现违背流动规律的错误设置： (1)湍流强度(Turbulenee Intensity ) 湍流强度I 的定义为：l=Sqrt(u ' *u' +v' *v' +w' *w' )/u_avg

14553_抽气式涡轮帆的气动力学分析研究

SHIP ENGINEERING 船舶工程Vol.37 No.2 2015 总第37卷，2015年第2期抽气式涡轮帆的气动力学分析研究 栾泳立，胡以怀，李志球 （上海海事大学商船学院，上海201306） 摘要：介绍了抽气式涡轮帆的结构和工作原理。使用Gambit软件建立了涡轮帆的模型。采用RNG k-ε湍流模型描述了涡轮帆的动力学特性。利用Fluent软件对抽气式涡轮帆进行了数值模拟计算，并与风洞试验数据进行了对比，升阻力系数的模拟结果与试验数据变化趋势基本一致。计算了特定情况下椭圆筒不同偏转角时的升阻力系数，并模拟了不同旋转角下吸气强度以及旋转角为0时分流板位置对涡轮帆升阻力系数的影响，为涡轮帆的优化选择提供了依据。 关键词：抽气式涡轮帆；升阻力系数；旋转角；吸气强度；分流板位置 中图分类号：U664; TK89 文献标志码：A 【DOI】10.13788/https://www.docsj.com/doc/8a19176783.html,ki.cbgc.2015.02.001 Kinetic Analysis of Exhaust Turbine Sails LUAN Yong-li, HU Yi-huai, LI Zhi-qiu (Merchant Marine College, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China) Abstract: The structure and working principle of the exhaust turbine sails are introduced in this paper. The turbine sails’ model is made by gambit and its dynamic characteristics is described by the RNG k-ε turbulence model. The numerical simulation is calculated by fluent software, and the results are the same trends with the ones that were made by the wind tunnel test. Then the lift and drag coefficients are calculated when the rotation angle of the turbine sails changes while the other factors are same. In the end, how the strength of suction and the position of manifold influent the lift and drag coefficients is analyzed. Key words:exhaust turbine sails; lift and drag coefficients; rotation angle; strength of suction; position of manifold 0 引言 当今世界上90%的货物由船舶承运，而船舶的主要推进装置仍以柴油机为主。随着全球的能源问题越来越突出，海事法规对船舶排放的要求越来越苛刻，风帆助航成为各国政府和各大航运企业研究的热点。 传统风帆工作效率低，适用范围狭窄。翼型帆气动性能较好，工作效率较高，但是占用空间大，节能效率低[1]。抽气式涡轮帆占用面积小，通过抽气，升力系数可以达到6.5~7.5，使节能效率大大提高。法国的ALCYONE号抽气涡轮帆船实船试验表明，在12.8m/s的有利风速下，节能效果可达50%左右[2]。抽气式涡轮帆有着很好的性能，但是影响因素很多，国内对于此种帆的研究甚少。本文通过CFD模拟，分析了帆的旋转角、吸气强度及分流板位置对涡轮帆的性能的影响。 1 抽气式涡轮帆的原理 当流线形物体处于均匀流场时，将会受到一个由物体后方形成的漩涡脱落产生的阻力。流线越差，漩涡越容易形成和脱落，阻力也就越大。在漩涡没有发生分离脱落以前，物体边界上基本为层流。发生脱落后，如果在分离点附近抽吸流体减压，或者使流体加速，便可以使物体边界上由层流状态变为紊流状态，延缓漩涡的分离或使漩涡不再形成[3]。经过这样的边界层控制后，在物体上将会产生垂直于气流方向的升力和气流方向的阻力。抽气式涡轮帆便是依此原理来提供动力。 抽气式涡轮帆的结构如图1所示。其主体为一个 收稿日期：2014-09-05；修回日期：2014-10-10 基金项目：上海市科委资助项目“远洋船舶风帆助航应用研究”（编号：08210511800） 作者简介：栾泳立（1990-），男，硕士。研究方向：船舶动力装置。 通讯作者：胡以怀（1964.1-），男，教授，研究方向：船舶动力装置振动分析、故障诊断，系统仿真，船舶新能源等。

分离器入口处不同形状挡板对内部流场影响的比较分析

分离器入口处不同形状挡板对内部流场影响的比较分析 王学平;文学;龚斌;吴剑华 【摘要】液液分离器的分离需要稳定的流场环境,而分离器入口处的防冲挡板对分离区的流体稳定性起着决定性作用,因此针对液液分离器入口处常用的方形平板和球壳形防冲挡板,应用Flu-ent软件对分离器内部流场进行数值研究,全面地比较两种不同形状防冲挡板在各种相同状态下对分离器内流体流动状态的影响.结果表明:在大冲击间距和大挡板尺寸的情况下,方形挡板的稳流效果比球壳形挡板好;大冲击间距和大挡板尺寸的情况下,球壳形挡板后的涡较小,稳流效果比方形平板好些;大冲击间距和小挡板尺寸下,两种挡板后的分离器内部流场较紊乱;在大间距情况下,分离区的流速在球壳形挡板后比方形板后大很多;小冲击间距和小挡板尺寸情况下,分离器内部流体流动的状态较平稳;两种挡板对流场的稳定效果较相似,但球壳形挡板的流场分布较方形板的均匀.在以上所有相同状态下,采用球壳形挡板的模型都要比采用方形平板的模型拥有更小的平均速度和平均湍流强度,说明采用球壳形挡板分离区的流速分布较均匀而且平稳,应当尽量选用球壳形挡板进行工业生产.在绝大多数情况下,球壳形挡板对液液分离器内部流场的稳定作用要比方形平板强. 【期刊名称】《沈阳化工大学学报》 【年(卷),期】2018(032)003 【总页数】9页(P250-258) 【关键词】液液分离器;入口;防冲挡板;流体流动状态;冲击射流;比较 【作者】王学平;文学;龚斌;吴剑华

【作者单位】沈阳化工大学机械工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学机械工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学机械工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学机械工程学院,辽宁沈阳110142 【正文语种】中文 【中图分类】TQ028.4 液液重力沉降器具有分离效果好,能源消耗少,操作简单,没有二次污染的特点[1],所以被广泛的应用于分离互不相容的两相液体.分离器内部流场的稳定性对分离效果具有十分大的影响,分离器内部流场的理想流动状态是稳定的层流甚至柱塞流.而从入口处进入的液体往往具有很大的动能和湍动,对内部流场造成猛烈的冲击,容易引起分离器内部流场发生剧烈的扰动和漩涡,十分不利于液滴的沉降和聚结,因此,需要在分离器的入口处设置防冲挡板来消能和稳定流场,使防冲挡板后面分离区的流场尽量减少、减小漩涡和波动,并使流体流速在流场中的分配尽量均匀,尽量接近理想的有利于分离的层流状态[2].而防冲挡板的形状和大小以及与入口处的距离对内部流场稳定性的影响有着不同的效果,因此,有必要针对这些因素进行研究,以找出有利于流场稳定的配置形式.目前,防冲挡板的主要形式有板状、碟型、离心式和孔箱式.对于液液分离器入口构件的研究,各学者对陆耀军等[3]1995年提出的几种观点引用至今,但其仅通过查看单一条件下分离器内部速度矢量图后便定位挡板作用好坏,未对其他状况进行详细的对比研究;而国内外其他学者都是在假定分离器内部流场稳定的条件下,研究分离效率 [4-7];有的学者直接忽视湍流冲击，将入口冲击射流速度通过面积比换算成整个分离器截面的速度,即视进液为层流状态，没有充分研究对保证分离区流场流动稳定起决定作用的防冲挡板的影响.平板式和球壳式(碟式)因结构简单,效果较好,被广泛应用于沉降式分离器中,但目前针对球壳式(碟式)挡板

基于优化CFD模型的风电场风速数值模拟

基于优化CFD模型的风电场风速数值模拟 马致远;孙凯丰;侯金锁;于殿富;汪濙海;高乐 【摘要】为了提高风资源普查的精度,更好地针对我国地形及风况,文章优化了现有风资源计算流体力学模型,并编写了相应计算模块.优化模型包括:①贴合复杂山地地形的网格化分器,可以对任意地形进行网格划分;②通过分析测风数据自动计算湍流模型系数;③增加温度运输方程,将大气边界层热稳定度耦合到动量方程和湍流模型中;④与实际大气边界层热稳定度分层效应一致的入口条件及壁面函数.为了验证优化后的风资源计算方法的精度,文章对一待开发风电场进行了风资源计算.计算结果显示,使用优化的模块可以更精确地计算风速,与优化前相比,可以将误差至少降低10%.%To improve the wind resource assessment accuracy,especially for China complex terrain,this paper optimized the current Computational fluid dynamic (CFD)wind resource assessment models,and programmed corresponding computing modules. The optimized functions include:①Mesh tool for complex terrain to make the mesh more attached to the real terrain surface,can mesh any terrain; ②Automatic calculation of turbulent model parameters based on the analysis of the wind mast tower data; ③ Adds temperature transpor t equation,coupled the atmospheric boundary layer thermal stratification effects into momentum equation as well as turbulent models; ④Consistent inlet boundary condition and wall function considering atmospheric boundary layer thermal stratification. To evaluate the new wind resource assessment method,this paper conducted an under-developing wind farm resource assessment. The results show the