第五章圆柱阻力系数

EFD.Lab可以用于研究物体周围的流动和确定由于流动所造成物体上的升力和牵引阻力。在这个例子中我们利用EFD.Lab确定一个浸没在均匀流体中的圆柱体阻力系在雷诺 三种情况下进行计算Re

UD，D圆柱的直径， CD

1U2此处FDDL上总的力。这个仿真的目的是通过EFD.Lab来获取圆柱体阻力系数并且与Ref.1中的实验数据进行比较。Tutorial2-DragCoefficient文件夹到你的工作，此外由于EFD.Lab在运行时会对其输入的数据进行，所以必须确保文件处于非只读状态。运行点击File，Open。在Open框，浏览Tutorial2-DragCoefficient\cylinder0.01m文件夹找到Cylinder_001m.SLDPRT组件。点击Open。这个Cylinder分析是了一个典型的EFD.LabExternal首先创建一个新的EFD.Lab点击Flowysis，Project，Wizard。这个项目向导会指导你一步一步完成整个项目的特性定义。在这个例子中分析流体在雷诺数为1时，流过圆柱体选择Createnew。在Configurationname框输入Re1EFD.Lab创点击Next在UnitSystem框你可以对输入于这个项目使用默认的国际单位制SI。点击Next在ysisType对话框选择External作为流体分析类型。这一框允许你定义一些更为高级的物理特性。在这个项目中我们不使用任何高级的物没有任何内部空间存在。Referenceaxisoftheglobalcoordinatesystem(X，YorZ)，用于点击Next因为在这个项目中以水作为流体，打开Liquids文件夹并且双击Water点击Next在WallConditions框你可以定义应用到与流体相接触壁面的默认壁面条在这个项目中，我们保持默认的Adiabaticwall且壁面的粗糙度为0。点击Next对于External问题，诸如这个例子中的圆柱体，InitialandAmbientConditions对话框会要求你定义稳定自由流体的环境流动条件。因此你要定义Computational内的初始条件和Computational上的边界条件。这个环境条件是在这个项目中我们在默认的热力学参数条件下进行分析(即在一个标准大气压下)，此外根据雷诺数设定流体（X向）的速度。Dependency框以雷诺数定义流体的流速点 VelocityinXdirection区域 点击Dependency。 CoordinateSystem在Wizard和GeneralSettings框中设置）中选择的Reference在Dependencytype列表选择FormulaDefinition在 这里1–雷诺数 (Pa*s)–在温度为293.2K时水的动力粘度(0.01(m)–圆柱体直径998.19(kg/m3)-在温度为293.2K时水的密度(点击OK。返回到InitialandAmbientConditions框在计算之前想对流体的湍流状况获得良好的估计是非常的，所以我们推荐使用默认的湍流参数。EFD.Lab默认情况下对外部流动的湍流值推荐是0.1%，对于内部流动为2%，并且这些值适用于绝大多数的场合。在这个例子中我们定义的湍流强度为1%展开Turbulenceparameters项并且在Turbulenceintensity1。点击Next。在ResultandGeometryResolution框定义求解结果的精度为7并且接受自动确定的最小间隙尺寸和最小壁面点击Finish。这个项目得到创建并且自动生成3D的计算域。在这个例子中我们仅仅想确定圆柱体的阻力系数，不需要考虑相应的3D的效应。因此为了减少计算机资源的耗费，在这个例子中进行2D的计算。在EFD.Lab分析树，展开InputData右击Computational 图标并且选择 。putational 点击BoundaryCondition在2Dneflow列表选择XY-neFlow(因为Z-axis是圆柱的轴线)。在Computational的Zmin和Zmax处自动定义为Symmetry边界点击Size页。你可以看到基于模型的尺寸Z和Zmax因此在先前圆柱阻力系数(CD)中出现的圆柱参考长度L=Zmax-Zmin=0.002m。获取阻力系数。为了能消除在Computational (Xmin=-0.15m，Xmax=0.25m，Ymin=-0.15m，Ymax=0.15m，Zmin=-0.001m，Zmax=点击OK因为来流方向是X-axis方向对齐，通过施加在圆柱体X方向上的力来计算圆柱的阻通过定义一个合适的EFD.Lab目标，我们可以很方便的获取X方向上的分力。在这个例子中定义X-Componentof作为GlobalGoal。这就保证了在整个求解域上X-Componentof(也就是圆柱表面)将会完全的收敛。点击 ysis，Insert，GlobalGoals在Parameter表格勾选X-Componentof 接受勾选的UseforConv点击OK。新的GGX-Componentof 1项出现在EFD.Lab分析树中。在计算完成之后，你需要用力的值来手动计算阻力系数。然而，要EFD.Lab做出所点 ysis，InsertEquationGoal在EFD.Lab分析树选择GGX-Componentof1目标。它将出现在Expression框中。{GGX-Componentof 选择DimensionalityNounits并且点击OKEquationGoal项出现在EFD.Lab重命名EquationGoal1为DragCoefficient对EFD.Lab计算结果和Ref.1中的实验结果曲线进行比较，我们需要获得雷诺数分11031051时相类似Cylinder_001m.SLDPRT还被用于计算雷诺数在103时的流动状况。Cylinder_1m.SLDPRT被用于计算雷诺数在105时的流动状况。在EFD.Lab分析树中，右击上部Re1图标并且选择CloneProject。在Configurationname框输入Re1000点击OKRe1000例子通过项目贴赋因为这个新项目是Re1EFD.Lab项目的一个拷贝，所以你只要改变当雷诺数为1000时相应的流速值。除了UnitsResultandGeometryResolution的设置，使用GeneralSettings框改变所有Wizard定义的数据。GeneralSettings通常描述了当前项目的状态参数。你也可以应用GeneralSettings到点击 ysis，GeneralSettings。General 正如前面所说的那样，当雷诺数大于40时，掠过圆柱体的流体处于非稳态，选择这个项目中的Time-dependent物在Navigator点击Initialandambientconditions。点击VelocityinXdirection区域并且点击Dependency。在Formula框，输入对应新雷诺数的 点击OK返回到GeneralSettings框点击OK保存设置并且退出GeneralSettings框右击在Goals下的DragCoefficient图标并且选择EditDefinition在 框中输入相应新的雷诺数的{GGX-Component 在Dimensionality列表中选择Nounits点击OK保存设置并且退出EquationGoal框实验中使用一种流体介质，通常使用增加流速和模型尺寸（也就是圆柱体直径）来获得更大的雷诺数，因为单纯的通过提高流速来增加雷诺数比较，例如105时。因为我们仿真计算仅仅使用水完成，在雷诺数为051m如果你想创建一个相类似的项目，通过的方法很方便。应用相同的全局项目设置到另一个模型最方便的方法是采用FD.LabTemte。点击Flowysis，Project，CreateTemte。CreateTemte框出在Temtename框中输入CylinderDrag点击Save。新的EFD.Lab所有的模板文件 后缀存储<install_dir>/Temte文件夹，所以你可以很方便的 下面基于CylinderDrag打开cylinder1m文件夹中的cylinder_1m.SLDPRT点击Flowysis，Project，NewNewEFD.LabProject框出现。在ConfigurationnameRe1e5在listoftemtes，选择CylinderDrag点击OK除了GeometryResolution和Computational 和使用Cylinder_001m几何模型的Re1000项目具有一样的设置，新的项目依据模型的几何状况通过EFD.Lab自动计算新的GeometryResolution和 注意2Dneflow设置和GlobalGoal设置得到保留。现在你可以根据新的模型点击Flowysis，Computational并且按右图显示的数据修改计算域的尺寸。（Xmin=-15m，Xmax=25m，Ymin=-15m，Ymax=15m，Zmin=-0.1mZmax=0.1）点击OK在GeneralSettings框，点击Initialandambientconditions，点击VelocityinXdirection区域，接着点击Dependency。如下所示改变X方向 点击OK返回到GeneralSettingsdialogbox。默认情况下，EFD.Lab依据模型（也就是圆柱体的直径）总的尺寸的百分之一作为湍流长度。因为Re1e5是以模板方式创建所得，其内部设置的湍流长度是基于小的圆柱体(d=0.01m计算得到的。对于 在GeneralSettings对话框展开Turbulenceparameters项。Turbulencelength框输入0.01m。点击OK数创建EquationGoal。在Expression框输入以下{GGX-Componentof 在Dimensionality列表选择Nounits点击OK。重命名EquationGoal1为DragCoefficient。 点击Flowysis，Solve，BatchRun勾选相应栏文件名Run，为所有项目(Re1，Re1000，Re1e5)勾选Run。勾选相应栏标题下的ShutdownMonitor。当ShutdownMonitor被勾选，EFD.Lab会在求解计算完成之后自动的关闭SolverMonitor窗口。点击Run在所有计算完成之后，返回到Cylinder0.01m模型，激活Re1000GoalPlot以便获得DragCoefficient点击Flowysis，Res