112FLUENT_Example 7b_vortex_shedding

Решатель & модель

Оставьте решатель steady state pressure based

Оставьте ламинарную модель

Свойства материала воздуха „air‟ нужно задать как

Density = 1 kg/m3

Viscosity= 0.01 kg/m s

Выбрать Change/Create

Далее мы сравним результаты расчета FLUENT с литературными источниками.

Поэтому мы изменили свойства воздуха

ГУ / Метод решения

ГУ

Inlet :

Выберите границу „in‟

Задайте скорость 1m/s по нормали к границе

Outlet :

Выберите границу „out‟

Оставьте значение 0 Pa

Other boundaries :

„cylinder‟ установлен на wall, изменений не требуется

„sym1‟ и „sym2‟ установлены на symmetry

Метод решения

Выберите схему „QUICK‟ для уравнения моментов

Мониторинг решений

Создайте точки мониторингаверхнее меню Surface > Point

•Задать координаты (2 , 1)

•Активировать инструмент point для проверки

положения на сетке

• (включите инструмент point до закрытия меню)

• Create и закрыть

Surface monitor в точке (point)

Monitors > Surface Monitors > Create

Выбрать

“Vertex Average” в

меню report type и

“Velocity” “Y velocity” в

переменных поля

(field variable)

Выбрать point 6 (ранее созданная

точка с координатами [2,1])

Опции: Print to Console & Plot

OK

Инициализация решения

Сынициализируйте решения на основе бесконечно удаленной границы (far field boundary)

Выбрать Standard Initialization

Рассчитать из > “in” (входное сечение)

Initialize

Сохранить расчет (case file)

File > Write Case

Можно записывать с расширением .gz – файлы будут архивироваться автоматически

Запуск расчета Run Calculation

Выбрать число итераций 400 и нажать „Calculate‟

История сходимости

Мы пытаемся решить задачу с дорожкой вихрей стационарным способом. Заметьте, что решение не сходится и монитор показывает регулярное периодическое поведение

Graphics and Animations > Vectors

Стационарное

решение

асимметрично

Сохраните Case&Data и измените подход на

Transient

В Problem Setup > General, измените опцию на „Transient‟

Для нестационарных задач рекомендуется сменить метод решения. Решатель по умолчанию (SIMPLE) может потребовать больше итераций для сходимости

Измените на схему PISO как показано на рисунке ниже

Также смените факторы нижней релаксации как показано на рисунке

Мониторинг решения

Отредактируйте монитор Surface monitor

Измените ‟Get Data Every‟ на Timestep. Установите ось X на

Time Step, нажмите OK

Задайте шаг по времени (0.1 s) и число шагов (120)

Клик на опции Extrapolate Variables

Проведите расчет

Опция ‘Extrapolate Variables’ ускоряет сходимость.

Без этой опции каждый новый шаг по времени начинается с решения, полученного на предыдущем шаге. Эта опция дает улучшенную точку отсчета для нового шага по времени, основываясь на том, как изменяется решение во времени. Заметьте, что по мере решения сходимость на каждом шаге достигается за 5 10 итераций

Шаг по времени

Сохраните настройки нестационарного решения до начала расчета

Необходимо задать подходящий шаг по времени для данной задачи

Быстрый метод – это выкладки вручную, чтобы увидеть,

сколько времени нужно течению пройти через типичную ячейку сетки. Запустите расчет и убедитесь, что сходимость достигается за менее чем 20 итераций на шаг

Второй подход это определение характерного отклика системы. Из литературы известно, что для данной задачи число Струхаля будет около 0.165 при заданном числе Рейнольдса. Отсюда можно найти период осцилляций:

St=fD/V => period=1/f=D/St/V=6.06 s

Для каждого периода будем проводить по 60 шагов по времени, т.е. будем использовать шаг 0.1 с