本案例演示流体流经平板时流动状态从层流向湍流转捩过程。
[1]A. M. Savill. “Some recent progress in the turbulence modeling of bypass transition”. Near-Wall Turbulent Flows. Elsevier Science Publishers, pp. 829-848,1993.
[2]P.E. Roach, D.H. Brierley. “The influence of a turbulent free stream on zero pressure gradient transitional boundary layer development. Part I: Test Cases T3A and T3B”. Simulation of Unsteady and Transition to Turbulence. Cambridge University Press. Cambridge, pp. 319-347, 1992.
1 问题描述
本案例计算的模型如下图所示。
计算参数及流体条件如下表所示。
采用稳态计算，开启Transition SST转捩模型。
2 Fluent设置
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以2D、Double Precision模式启动Fluent
2.1 导入计算网格
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利用菜单File → Read → Mesh…导入网格文件bl-trans.msh
平板边缘位置网格如下图所示。本案例采用二维对称模型。
2.2 General设置
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双击模型树节点General，右侧面板保持默认设置
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点击按钮Check，检查计算域尺寸是否满足要求，如下图所示，计算域模型X方向-0.05m~2m，y方向0~0.26m，符合模型实际尺寸，无需缩放操作
2.3 Models设置
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鼠标双击模型树节点Models > Viscous，弹出对话框中选择模型Transition SST（4 eqn）
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激活选项Production Kato-Launder及Production Limiter
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点击OK按钮关闭对话框
2.4 Materials设置
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鼠标双击模型树节点Materials > Fluid > air弹出材料属性编辑对话框
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设置密度为1.2 kg/s，粘度为1.831e-5 kg/m-s，如下图所示
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点击Close按钮关闭对话框
2.5 Boundary Conditions
1、inlet设置
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鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > inlet，弹出设置对话框，如下图所示
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设置速度为5.3 m/s，设置Turbulent Intensity为3.3%，Turbulent Viscosity Ratio为9.7
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点击OK按钮关闭对话框
2、open设置
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鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > open，弹出设置对话框，如下图所示设置参数
3、outlet设置
outlet边界条件设置与open参数相同。
2.6 Methods设置
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鼠标双击模型树节点Solution > Methods，右侧面板中选择设置Pressure-Velocity Coupling Scheme为Coupled
注：Coupled算法收敛比较快，但消耗的内存相对较多。通常情况下都推荐使用Coupled算法。
2.7 Controls设置
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鼠标双击模型树节点Solution > Controls，右侧面板设置亚松弛因子，可采用默认设置
2.8 Monitors设置
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鼠标双击模型树节点Monitors > Residual，如下图所示设置残差标准
2.9 Initialization
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右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize进行初始化计算
2.10 Run Calculation设置
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鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置参数Number of Iterations为2000，点击按钮Calculate开始计算
注：本案例2000步未必能够计算收敛，若计算不收敛，可适当增加迭代次数。
3 计算结果
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速度分布
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压力分布
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转捩分布
云图如下图所示。
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定义雷诺数
右键选择模型树节点Custom Field Functions，点击弹出菜单项New新建场函数
定义常函数rex为：
其中速度u=5.3m/s，粘度为1.831e-5 kg/m-s。
查看壁面摩擦系数与雷诺数之间变化规律。
如下图所示。
注意：设置y坐标上限为0.01
加入实验数据对比观察，如下图所示。
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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