涡街仿真与模拟毕业答辩

题目：流体中涡街现象研究与仿真分析指导教师：李丽答辩人：赵金龙班级：R机械082班学号：0818030203目录•一、研究目的•二、本文研究的内容•三、Fluent求解•四、实验结论•五、附录一、研究目的•流动流体中漩涡的出现,是增大流动阻力、造成较大能量损失的重要原因。所以,在流体输送中应尽量避免或减少旋涡产生的机会。但随着人们对漩涡的认识不断深化，在工程实践中有意识地加以运用,例如设计出了涡街流量计。本课题基于CFD技术，运用Gambit、Fluent等软件，对涡街进行数值模拟计算和分析，有助于对旋涡产生和运动规律认识的深化。•1.1涡街的概念•卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街（KarmanVortexStreet）。•1.2涡街的原理涡街原理图计算公式：f=Sr（V/d）•1.5涡街流量计的原理•涡街流量计通过嵌入到流体中的漩涡发生体产生的交替漩涡的频率，来测量流速。测量原理为卡门涡街原理：水流中的障碍物的后面会形成交替的漩涡。交替漩涡的频率与流速成正比。涡街会对漩涡发生体下游的压电传感器产生一个微小的压力。通过压电传感器的两个压电晶体，来拾取压力的变化。1=旋涡发生体，2=压电传感器流量计使用下面的公式计算流速：Q=A*V=A*d/St*f这里：Q=流量[m3/h]f=漩涡频率[Hz]d=旋涡发生体的宽度[m]St=斯特劳哈尔系数A=横截面积[m2]V=流速[m/s]二、本文研究的内容•1以卡门涡街现象为研究对象，分别对圆柱绕流体，正方绕流体和正三角绕流体三者对涡街现象的结果进行分析，并且选定三者所处的流场大小相同，。•2.通过GAMBIT软件对所建模型进行网格单元划分。•3.通过FLUENT进行仿真模拟。•4.分析仿真的结果，对三个场的相同点所产生的压力，速度等进行对比，分析不同绕流体产生不相同的现象，并简单研究其原因。三、Fluent求解•使用Fluent软件设置流场的环境变量并进行相应的步骤迭代数据计算•然后使用Fluent内置的处理器进行结果的后处理，可以得到以下结论：圆形绕流体压力云图圆形流量计压力云图圆形绕流体速度云图圆形流量计速度云图正方形绕流体压力云图正方形流量计压力云图正方形绕流体速度云图正方形流量计速度云图三角形绕流体压力云图三角形流量计压力云图三角形绕流体速度云图三角形流量计速度云图四、实验结论•1.涡街现象：圆形绕流体最为规律，三角形绕流体较为规律，而正方形绕流体最不规律。•2.涡街流量计震荡频率小于相同情形下的涡街流场。•3.涡街流量计所形成的低压低速带对实际流场影响较小。•4.三种形状绕流体的压力损失，圆形流量计大，方形流量计次之，三角形最小。应选取三角柱设计流量计。•谢谢附录1•本次主要使用Gambit软件进行流场的框架构建及其网格划分，得到如图所示流场：附录2不同形状场压力损失计算结果附录3•卡门涡街形成与雷诺数Re有关，对于在流体中的圆柱体，当雷诺数47Re107时，便会产生涡街现象，其中：•当雷诺数=30时，圆柱体后的液体呈平陆状态；•当雷诺数=40，圆柱体后的液体开始出现正弦式波动；•当雷诺数=47，圆柱体后的液体，前端仍然呈正弦状，后端则逐渐脱离正弦波动；•当雷诺数47，圆柱体后的液体，出现卡门涡街•当雷诺数在50至85之间，圆柱体后的液体压力，呈等振幅波动•当雷诺数=185时，圆柱体后的液体压力，呈非均匀振幅波动。附录4圆形绕流体中线压力正方绕流体中线压力三角形绕流体中线压力圆形流量计中线压力正方形流量计中线压力三角形流量计中线压力圆形绕流体中线速度圆形流量计中线速度正方形绕流体中线速度正方形流量计中线速度三角形绕流体中线速度三角形流量计中线速度