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基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析
基于FLUENT的并列双圆柱绕流二维数值模拟分析
摘要：
本研究基于FLUENT数值模拟软件，对并列排列的双圆柱绕流问题进行了二维数值模拟分析。通过建立合适的数值模型和边界条件，在经过网格划分和离散化后，通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ϵ湍流模型，得到了该问题的流动特性和力学参数。通过对比不同的流速和圆柱间距的情况，得到了一系列重要的结论和结果。研究结果表明，在一定范围内，流速越高，阻力系数越小；圆柱间距越小，阻力系数越大；同时，发现了在特定的流速和圆柱间距下，存在阻力系数异常变化的情况。
关键词：FLUENT、并列双圆柱、绕流、数值模拟、阻力系数
1.引言
流体力学是研究流动介质在外力作用下的运动规律的学科，广泛应用于气动、流体工程、岩土工程等领域。在众多的流动现象中，绕流问题是其中的重要研究内容之一。并列双圆柱绕流问题作为经典的绕流问题，具有丰富的流动特性和力学参数，对于其数值模拟分析具有重要意义。
2.数值模拟方法
2.1数值模型
本研究采用二维轴对称模型，通过建立圆柱绕流区域的几何模型，对流体流动进行描述。选择雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ϵ湍流模型作为数值模型，综合考虑了流场的粘性和湍流特性。
2.2网格划分和离散化
为了更好地描述流体流动，需要对流场进行网格划分和离散化处理。在本研究中，采用结构化的网格划分方法，根据圆柱几何模型和流程要求，合理划分网格，并对划分得到的网格进行离散化。
3.数值模拟结果分析
本研究通过对比不同流速和圆柱间距的情况，得到了一系列重要的数值模拟结果，如流场速度分布、压力分布和阻力系数等。
3.1流场速度分布
通过数值模拟，得到了并列双圆柱绕流问题的流场速度分布情况。结果表明，流速越高，流场速度越大；圆柱间距越小，流速越大。此外，还发现了流速的分布存在对称性，即流速与圆柱间距和流速呈正相关。
3.2压力分布
通过数值模拟，得到了并列双圆柱绕流问题的压力分布情况。结果表明，在圆柱下游的部分存在压力分离现象，同时压力的分布也存在对称性。对比不同流速和圆柱间距的情况，发现压力的分布情况与流速和圆柱间距呈现一定的相关性。
3.3阻力系数
通过数值模拟，计算了并列双圆柱绕流问题的阻力系数。结果表明，阻力系数随着流速的增加而减小，随着圆柱间距的减小而增大。同时，还发现了在特定的流速和圆柱间距下，阻力系数呈异常变化的情况。这种异常变化可能与流体的湍流特性和流场的非线性等因素有关。
4.结论
本研究基于FLUENT数值模拟软件，对并列双圆柱绕流二维数值模拟进行了分析。通过对比不同流速和圆柱间距的情况，得出了一系列重要结论和结果。研究结果表明，流速和圆柱间距对流场速度分布、压力分布和阻力系数等流动特性和力学参数有重要影响。这对于进一步研究流体流动和优化工程设计具有指导意义。
参考文献：
[1]宋涛.基于流星Fluent绕流的数值模拟研究[D].成都:成都理工大学,2016.
[2]吴东怀.CFD在流体力学中的应用及发展[J].农业装备与车辆工程,2018,2(2):59-63.
[3]张亮.流体计算流体力学在气动设计中的应用[J].航天装备,2019,2(3):37-39.