方柱绕流的LBM代码(C++)

流体力学Fluent报告——圆柱绕流

流体力学Fluent报告——圆柱绕流

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟 摘要：本文运用Fluent软件中的RNG k-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比，分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。一般而言，Re数越大，方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Re越大，两种柱体的升力均越大。相对于圆柱，同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。Re越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Sr数。 关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数 在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中，绕流研究在工程实际中具有重大的意义。当流体流过圆柱时 , 由于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳，损坏结构，后果严重。因此，近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。 沈立龙等[1]基于RNG k?ε模型，采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟，得到了圆柱和方柱绕流阻力系数C 与 Strouhal 数 d 随雷诺数的变化规律。姚熊亮等[2]采用计算流体软件CFX中LES模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性。使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N- S方程进行求解。他们着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及Sr数随Re数的变化趋势。费宝玲等[3]用FLUENT软件对串列圆柱绕流进行了二维模拟，他们选取间距比L/D(L为两圆柱中心间的距离，D为圆柱直径)2、3、4共3个间距进行了数值分析。计算均在 Re = 200 的非定常条件下进行。计算了圆柱的升阻力系数、尾涡脱落频率等描述绕流问题的主要参量，分析了不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响。 圆柱绕流的一个重要特征是流动形态取决于雷诺数。Lienhard[4]总结了大量

小雷诺数下圆柱绕流数值模拟

第２期（总第２１３期） ２０１９年４月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２ Ａｐ ｒ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１９）０２－００８７－０ ２小雷诺数下圆柱绕流数值模拟 凌　杰，王　毅 （陆军军事交通学院镇江校区，江苏　镇江　２１２００３ ）摘要：应用计算流体力学软件Ｆｌｕｅｎｔ对小雷诺数（２０≤Ｒｅ≤３００）下的圆柱绕流进行仿真计算，采用有限体积法、层流模型求解不可压缩的Ｎ－Ｓ方程，计算了二维圆柱绕流的水动力学特性。分析尾涡的形态随着雷诺数不断增加的变化情况，并研究升阻力因素、Ｓｔ数及壁面分离角等参数随雷诺数的变化。关键词：圆柱绕流；小雷诺数；层流模型；Ｆｌｕｅｎｔ 中图分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１８－１０－０８；修订日期：２０１９－０１－３ ０作者简介：凌杰（１９９０－） ，男，江苏镇江人，助教，硕士，研究方向：船舶流体力学性能。０　引言 流体流过钝头体时其绕流及尾流的相互干扰有着广泛的工程应用背景，在日常生活中可以见到的此类例子有烟囱、天线、桥墩、蜂鸣电话的电话线和汽车无线电车载天线在气流中的振动等。近一个世纪以来，圆柱绕流一直是众多理论分析、实验研究及数值模拟的对象，但迄今对该流动现象物理本质的理解仍是不完整 的［１－ ２］。本文应用计算流体力学软件Ｆｌｕｅｎｔ对小雷诺数（２０≤Ｒ ｅ≤３００）下二维圆柱绕流进行数值模拟，采用有限体积法、分区结构化网格以及层流（Ｌ ａｍｉｎａｒ）模型求解Ｎ－Ｓ方程，模拟不同雷诺数下涡的产生、发展、脱落过程，并探究升阻力等参数的变化情况。１　计算模型１．１　模型及网格划分 在本文的研究目标中，设定圆柱的直径Ｄ＝０．０２ｍ，流体域的计算区域设定为４０Ｄ×２０Ｄ的矩形区域。为了消除边界对流场的影响，流体进口距圆柱中心取１０ Ｄ，流体出口距圆柱中心取３０Ｄ，上、下壁距圆柱中心均为１０Ｄ。 为了提高计算精度，保证收敛速度，对圆柱周围进行局部 加密，该区域大小为１０Ｄ×１０Ｄ［３］ 。计算模型及网格划分 结果如图１所示。 图１　计算模型及网格划分结果 １． ２　数值模拟方法圆柱周围的流场利用Ｆｌｕｅｎｔ求得， 采用有限体积法和ＳＭＰＬＥＣ算法求解非定常流动， 时间离散采用二阶隐式格式，空间离散采用二阶迎风格式。进口边界条件为速度入口，入口速度设置见表１；出口边界条件为自由出口；上、下壁以及圆柱面为固壁边界，即无滑 移、无穿透［４］ 。２　计算结果分析２．１　不同雷诺数下的涡量图和流线图谱 分别在Ｒｅ＝２０、Ｒｅ＝６０、Ｒｅ＝２００三种具有代表性雷诺数下，通过涡量图和流线图来比较它们的流动特性，如图２～图４所示。 表１　入口速度设置 区域 层流区 层流向湍流转变１５０≤Ｒｅ≤３００ 雷诺数２０　 ４０　６０　８０　１００　１５０　２００　２４０　２８０　３００来流速度（ｍ／ｓ ）０．００１　 ０．００２　 ０．００３　 ０．００４　 ０．００５　 ０．００７　５　 ０．０１　 ０．０１２　 ０．０１４　 ０．０１５ 由图２～图４可知： Ｒｅ＝２０时，尾流中有一对稳定的反对称涡，称为弗普尔旋涡，且该尾涡尺寸Ｌ与圆 柱体直径Ｄ之比约为１∶１；当雷诺数增加到６０时， 反向对称漩涡影响区域达到最大，该对漩涡不再保持对 称，一侧漩涡的影响区域超过另一侧，且漩涡中心也同 时远离圆柱；随着雷诺数的继续增加，出现典型的涡的生成、发展、脱落过程，逐渐发展成两排周期性摆动和交错的漩涡。

检测项目名称、代码及等级

8.2 检测项目名称、代码及等级 8.2.1 本规程已规定的代码应采用两个汉字拼音首个字母组合表示， 未规定的代码应采用与此相同的确定原则，但不得与已规定的代码重名。 8.2.2管道缺陷等级应按表8.2.2规定分类。 表8.2.2 缺陷等级分类表 等级 缺陷性质 1 23 4 结构性缺陷程度轻微缺陷中等缺陷严重缺陷重大缺陷功能性缺陷程度轻微缺陷中等缺陷严重缺陷重大缺陷 8.2.3结构性缺陷的名称、代码、等级划分及分值应符合表8.2.3的 规定。 表8.2.3 结构性缺陷名称、代码、等级划分及分值 缺陷名称缺陷 代码 定义 等 级 缺陷描述分值 破裂PL 管道的外部压 力超过自身的承 受力致使管子发 生破裂。其形式 有纵向、环向和 复合3种 1 裂痕—当下列一个或多个情况存在时： 1）在管壁上可见细裂痕； 2）在管壁上由细裂缝处冒出少量沉积物； 3）轻度剥落。 0.5 2 裂口—破裂处已形成明显间隙，但管道的形状 未受影响且破裂无脱落。 2 3 破碎—管壁破裂或脱落处所剩碎片的环向覆盖 范围不大于弧长60 o。 5 4 坍塌—当下列一个或多个情况存在时： 1）管道材料裂痕、裂口或破碎处边缘环向覆盖 范围大于弧长60o； 2）管壁材料发生脱落的环向范围大于弧长60o。 10 变形BX 管道受外力挤 1 变形不大于管道直径的5％。 1

压造成形状变异 2 变形为管道直径的5%~15% 。 2 3 变形为管道直径的15%~25% 。 5 4 变形大于管道直径的25％。10 腐蚀FS 管道内壁受侵 蚀而流失或剥 落，出现麻面或 露出钢筋 1 轻度腐蚀—表面轻微剥落，管壁出现凹凸面。0.5 2 中度腐蚀—表面剥落显露粗骨料或钢筋。 2 3 重度腐蚀—粗骨料或钢筋完全显露。 5 错口CK 同一接口的两 个管口产生横向 偏差，未处于管 道的正确位置 1 轻度错口—相接的两个管口偏差不大于管壁厚 度的1/2 。 0.5 2 中度错口—相接的两个管口偏差为管壁厚度的 1/2~1之间。 2 3 重度错口—相接的两个管口偏差为管壁厚度的 1~2倍之间。 5 4 严重错口—相接的两个管口偏差为管壁厚度的 2倍以上。 10 起伏QF 接口位置偏 移，管道竖向位 置发生变化，在 低处形成洼水 1 起伏高/管径≤20% 。0.5 2 20%<起伏高/管径≤35% 。 2 3 35%<起伏高/管径≤50% 。 5 4 起伏高/管径>50% 。10 续表8.2.3 缺陷名称缺陷 代码 定义等级缺陷描述分值 脱节TJ 两根管道的端 部未充分接合或 接口脱离 1 轻度脱节—管道端部有少量泥土挤入。 1 2 中度脱节—脱节距离不大于20mm 。 3 3 重度脱节—脱节距离为20mm ~50mm 。 5 4 严重脱节—脱节距离为50mm以上。10 接口材料脱落TL 橡胶圈、沥青、 水泥等类似的接 口材料进入管道 1 接口材料在管道内水平方向中心线上部可 见。 1 2 接口材料在管道内水平方向中心线下部可 见。 3

第六章 实际流体的绕流运动

第六章实际流体的绕流运动 Chapter Six Circling Motion of The Actual Fluid 本章讨论的是考虑黏性作用的流体流动，只涉及不可压缩实际流体。 第二节边界层的基本概念 The Conception of Boundary Layer 流体作用于物体上的力可分解为两个分量： 一个是垂直于来流方向的作用力，称为升力； 一个是平行于来流方向的作用力，称为阻力。 一、边界层的概念(The Conception of Boundary Layer) 德国科学家普朗特在1904年通过实验指出，在大 雷诺数情况下，黏性的影响仅限于被绕流物体表面的贴 壁薄层之内，在薄层之外的所谓外部流动中，黏性可以 被忽略，并称这一薄层为边界层。 ●在边界层和尾涡区内，黏性力作用显著，黏性力和惯性力有相同的数量级， 属于黏性流体的有旋流动区； ●在边界层和尾涡区外，流体的运动速度几乎相同，速度梯度很小，边界层 外部的流动不受固体壁面的影响，即使黏度较大的流体，黏性力也很小， 主要是惯性力。所以可将这个区域看作是理想流体势流区， ●普朗特边界层理论开辟了用理想流体理论和黏性流体理论联合研究的一条 新途径。 ●实际上边界层内、外区域并没有明显的分界面，一般将壁面流速为零与流 速达到来流速度的99％处之间的距离定义为边界层厚度。 ●边界层厚度沿着流体流动方向逐渐增厚，这是由于边界层中流体质点受到 摩擦阻力的作用，沿着流体流动方向速度逐渐减小，因此，只有离壁面逐 渐远些，也就是边界层厚度逐渐大些才能达到来流速度。 普朗特边界层内流体流动的特征为： 1.与绕流物体长度相比，边界层厚度很小； 2.前缘处厚度为零，沿流动方向逐渐增厚； 3.边界层内部的速度，在物面处为零，沿物面法线 方向速度变化是，由急剧增大过渡到缓慢增大， 愈近壁面，速度梯度愈大，旋涡强度亦愈大； 4.边界层内黏性摩擦力与惯性力是同一数量级； 5.边界层内压强。因边界层很薄，可以认为物体壁 面法线方向上各点压强不变，且等于其外界处压强值。因此，边界层内压强仅

钢管,模板,方木用量计算

常用周转材料的计算 模板的计算 方木的计算 对拉螺栓的计算 钢管的计算 扣件的计算 模板的计算 一、根据混凝土量快速估算模板用量 1、适用情况：一般用于工程开工前期，在已知混凝土用量的情况下估算模板用量，以初步估算工程周转材料成本投入数量，为筹措资金提供依据。 2、优缺点： 优点：速度快，简便节约计算时间。 缺点：模板用量计算结果不够精确。 （一）各种截面柱模板用量 1、正方形截面柱其边长为a×a时，每立方米混凝土模板用量U1按下式计算： U1=4/a 2、圆形截面柱其直径为d时，每立方米混凝土模板用量U2按下式计算： U2=4/d 3、矩形截面柱其截面为a×b时，每立方米混凝土模板用量U3按下式计算： U3=2（a+b）/ab （二）主梁和次梁模板用量 钢筋混凝土主梁和次梁，每立方米混凝土的模板用量U4按下式计算： U4=（2h+b）/bh 式中b——主梁或次梁的宽度（m） 式中h——主梁或次梁的高度（m） （三）楼板模板用量

钢筋混凝土楼板，每立方米混凝土模板用量U5按下式计算： U5=1/h 式中h——楼板的厚度。 （二）主梁和次梁模板用量 钢筋混凝土主梁和次梁，每立方米混凝土的模板用量U4按下式计算： U4=（2h+b）/bh 式中b——主梁或次梁的宽度（m） 式中h——主梁或次梁的高度（m） （三）楼板模板用量 钢筋混凝土楼板，每立方米混凝土模板用量U5按下式计算： U5=1/h 式中h——楼板的厚度。 （四）墙模板用量计算 混凝土和钢筋混凝土墙，每立方米混凝土模板用量U6按下式计算： U6=2/d 式中d——墙体的厚度。 二、按照混凝土构件与混凝土的接触面展开的办法精确计算模板工程量。 1、适用范围：常用于成本核算，及班组工程款结算。 2、优点：数据准确 缺点：计算过程繁琐，占用时间较长，受计算者个人水平影响较大。方木的计算 一、快速估算法 1、每平方米模板方木（50×100）用量V： V=（m3） 二、根据施工方案精确计算 1、墙体模板方木用量的计算 2、柱模方木用量的计算

方柱流致横向振动的CFD数值模拟_徐枫

第40卷　第12期2008年12月　 哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGY 　Vol 140No112 Dec.2008 方柱流致横向振动的CF D数值模拟 徐　枫1,欧进萍1,2,肖仪清3 (1.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090,E2mail:xufeng_hit@https://www.wendangku.net/doc/db4337922.html,;2.大连理工大学土木水利学院, 大连116023;3.哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳518055) 摘　要:为对弹性支撑方柱的流致横向驰振与涡激振动现象进行研究,利用Fluent软件求解R e=500下的 粘性不可压流场,方柱振动模型简化为质量-弹簧-阻尼体系,将Ne wmark-β方法写入用户自定义函数 (UDF)来求解柱体运动方程,方柱和流场之间的非线性耦合作用通过动网格实现.考虑了质量比和折合阻尼 对方柱振动的影响,结果得到了低频率比下方柱的驰振现象,方柱的最大驰振位移达到215倍边长,观察到 方柱由驰振到涡激振动的转化.详细分析不同频率比下柱体的升阻力系数、横向位移特征值和尾流涡结构, 获得“拍”和“相位开关”等现象.工程中对自振频率较低的方形结构进行设计时需考虑驰振作用的影响,优 先采用不易发生驰振的截面形式. 关键词:方柱;驰振;涡激振动;动网格;相位开关 中图分类号:T U31113文献标识码:A文章编号:0367-6234(2008)12-1849-06 CFD nu m er i ca l si m ul a ti on of flow2i n duced tran sverse v i bra ti on of a square cyli n der XU Feng1,OU J in2p ing1,2,X I A O Yi2qing3 (1.School of Civil Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin150090,China,E2mail:xufeng - hit@https://www.wendangku.net/doc/db4337922.html,; 2.School of Civil and Hydraulic Engineering,Dalian University of Technol ogy,Dalian116023,China; 3.Shenzhen Graduate School Harbin I nstitute of Technol ogy Shenzhen518055,China) Abstract:The gall op ing and vortex2induced vibrati ons of an elastic mounted square cylinder are investigated in this paper.The Reynolds number is kep t at500for all calculati ons.The viscous incomp ressible fl ow field was calculated by the computati onal fluid dyna m ics(CF D)code of Fluent s oft w are,then the moti on of square cylinder was modeled by a s p ring2da mper2mass syste m,and the moti on equati on of the cylinder was s olved by writing the Ne wmark2βmethod int o the U ser2Defined2Functi on(UDF),moreover,the nonlinear coup ling be2 t w een square cylinder and fl ow field was carried out thr ough the dyna m ic mesh technique.Results show that when the influence of mass rati o and reduced da mp ing on fl ow2induced vibrati on is taken int o considerati on, the gall op ing in l o w frequency rati o is observed,the maxi m um oscillati ons can reach215ti m es of side length under gall op ing,and the transiti on fr om gall op ing t o vortex2induced vibrati on is f ound.Then the characteristic para meters of lift and drag coefficient,transverse dis p lace ment and vortex pattern in the wake of the square cylinder in different frequency rati os were studied in detail and the pheno mena of“beat”and“phase s witch”were confir med.Thus the influence of gall op ing needs be considered f or the design of square structures with l o w natural frequencies in engineering,and the secti on types which are not easy t o induce gall op ing should be used in p reference. Key words:square cylinder;gall op ing;vortex2induced vibrati on;dyna m ic mesh;phase s witch 收稿日期:2007-04-19. 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50538020). 作者简介:徐　枫(1980—),男,博士研究生; 欧进萍(1959—),男,博士生导师,中国工程院院士. 结构在横风向振动机理比较复杂,包括涡激振动、驰振、颤振和抖振等.对于通常形状的结构

柱模板计算书

柱模板计算书 品茗软件大厦工程；工程建设地点：杭州市文二路教工路口；属于结构；地上0层；地下0层；建筑高度：0m；标准层层高：0m ；总建筑面积：0平方米；总工期：0天。 本工程由某某房开公司投资建设，某某设计院设计，某某勘察单位地质勘察，某某监理公司监理，某某施工单位组织施工；由章某某担任项目经理，李某某担任技术负责人。 柱模板的计算依据《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。 柱模板的背部支撑由两层（木楞或钢楞）组成，第一层为直接支撑模板的竖楞，用以支撑混凝土对模板的侧压力；第二层为支撑竖楞的柱箍，用以支撑竖楞所受的压力；柱箍之间用对拉螺栓相互拉接，形成一个完整的柱模板支撑体系。 柱模板设计示意图 柱截面宽度B(mm):600.00；柱截面高度H(mm):600.00；柱模板的总计算高度:H = 3.00m； 根据规范，当采用溜槽、串筒或导管时，倾倒混凝土产生的荷载标准值为 2.00kN/m2；

计算简图 一、参数信息 1.基本参数 柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:1；柱截面宽度B方向竖楞数目:3；柱截面高度H方向对拉螺栓数目:1；柱截面高度H方向竖楞数目:3；对拉螺栓直径(mm):M12； 2.柱箍信息 柱箍材料:木楞； 宽度(mm):80.00；高度(mm):100.00； 柱箍的间距(mm):450；柱箍合并根数:1； 3.竖楞信息 竖楞材料:木楞；竖楞合并根数:2； 宽度(mm):60.00；高度(mm):80.00； 4.面板参数

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟 李金钊 2011-11-27

柱体绕流阻力理论研究和数值模拟 摘要：柱体绕流是流体力学中的经典问题之一，而对于绕流阻力的研究又是该问题的关键之处。本文对柱体绕流阻力产生的原因进行了理论分析，并对国内外关于柱体绕流阻力的研究成果进行了归纳总结，指出了研究的方向和对前景的展望。同时本文借助于Fluent 软件，针对二维圆柱和方柱绕流进行了数值模拟，得出了绕流阻力系数并与相关试验结果进行了比较分析。 关键词：绕流阻力、研究成果、数值模拟 1 前言 1.1 柱体绕流阻力研究意义及应用背景 流体绕结构物流动时，过流断面收缩，流速沿程增加，压强沿程减小。由于黏性力的存在，就会在物体周围形成边界层的分离，形成绕流。而由于结构物的存在，会在物体迎水面产生雍水现象，同时也增加了结构物的受力，使得绕流问题变的十分复杂。目前相关理论研究成果较贫乏，因此对绕流现象进行研究具有重要的理论基础意义。 研究结构物绕流问题在工程实际中也具有重要意义。如在水流对桥下部结构的作用中，风对桥塔、索缆的作用中，都有重要的工程应用背景。因此对结构物绕流进行深入研究，掌握其流动机理和水动力学规律，不仅具有理论意义，还有明显的社会经济效益。 1.2 绕流阻力理论分析 水流流经柱体时，作用于物体上的力可分为两类：摩擦阻力和压差阻力。其中流体作用于物体表面的摩擦力在水流方向上的投影就是摩擦阻力。压差阻力的产生是由于物体表面边界层产生分离。边界层的分离常常伴随着涡旋的产生和能量的损失，从而物体前后面压强发生变化，产生了压强差了，增加了流动的阻力。压差阻力主要取决于物体的形状，因此也称为形状阻力。对于细长物体，例如顺水流放置的平板或翼型，则摩擦阻力占主导地位；而钝性物体的绕流，例如圆球、桥墩等，则主要是压差阻力。液体对物体的绕流阻力可用下列公式计算[1]

柱模板支撑计算书

柱模板支撑计算书 一、柱模板基本参数 柱模板的截面宽度 B=600mm ， 柱模板的截面高度 H=800mm ，H 方向对拉螺栓1道， 柱模板的计算高度 L = 6000mm ， 柱箍间距计算跨度 d = 600mm 。 柱箍采用双钢管48mm ×2.9mm 。 柱模板竖楞截面宽度60mm ，高度50mm 。 B 方向竖楞4根，H 方向竖楞5根。 面板厚度15mm ，剪切强度1.2N/mm 2，抗弯强度12.0N/mm 2，弹性模量9000.0N/mm 2。 木方剪切强度1.4N/mm 2，抗弯强度11.0N/mm 2，弹性模量9000.0N/mm 2。 柱模板支撑计算简图 二、柱模板荷载标准值计算 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。 新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值: 800

其中 γc —— 混凝土的重力密度，取24.000kN/m 3； t —— 新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取3.000h ； T —— 混凝土的入模温度，取15.000℃； V —— 混凝土的浇筑速度，取2.500m/h ； H —— 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取6.000m ； β—— 混凝土坍落度影响修正系数，取0.900。 根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=28.680kN/m 2 考虑结构的重要性系数0.90，实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值: F1=0.90×28.690=25.821kN/m 2 考虑结构的重要性系数0.90，倒混凝土时产生的荷载标准值: F2=0.90×4.000=3.600kN/m 2。 三、柱模板面板的计算 面板直接承受模板传递的荷载，应该按照均布荷载下的简支梁计算，计算如下 面板计算简图 面板的计算宽度取柱箍间距0.60m 。 荷载计算值 q = 1.2×25.821×0.600+1.40×3.600×0.600=21.615kN/m 面板的截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为: W=22.500cm 3 I=16.875cm 4 (1)抗弯强度计算 f = M / W < [f] 其中 f —— 面板的抗弯强度计算值(N/mm 2)； M —— 面板的最大弯距(N.mm)； 21.62kN/m A

圆柱绕流的数值模拟

圆柱绕流的数值模拟 张玉静 20070360204 过控（2）班化工与能源学院 摘要:使用计算流体力学软件FLUENT,模拟均匀来流绕固定圆柱的流动,模拟雷诺数为5，20,40,100时的绕流流动,得到流场的流函数等值线图和速度矢量图。计算结果表明:当雷诺数增加时,流动表现出一系列不同的构造。当Re=5时，流动不发生分离,其后未形成旋涡，当Re=20,40,100时，流体发生分离，其后形成旋涡，且旋涡随着Re的增大而增大。利用计算流体力学软件FLUENT可以成功地模拟圆柱绕流问题,反映出流动特性。 关键词:圆柱绕流；FLUENT；雷诺数 Abstract:Uniform flow around a mounting cylinder is simulated with the application of FLUENT software while Reynolds number is 5,20,40,100. Stream function and velocity vector distributions are indicated. The results show that a series of construction appears as Reynolds number increases. When Re is 5, Flow separation does not occur, and it does not form vortex . When Re is 20,40,100, Flow separation occurs, and it forms vortex. V ortex increases with the increase of Re. Using computational fluid dynamics software FLUENT can successfully simulate flow around cylindrical, reflect the flow characteristic. Key words：Flow around a circular cylinder；FLUENT；Reynolds number 1 圆柱绕流理论分析研究的状况 一个世纪以来,圆柱绕流一直是众多理论分析、实验研究及数值模拟对象。但迄今对该流动现象物理本质的理解仍是不完整的。圆柱绕流中,起决定作用的是雷诺数,但还受到许多因素,如阻塞比,来流湍流度,下游边界条件等的影响。随着雷诺数的增加,粘性不可压缩流体绕圆柱的流动会呈现各种不同的流动状态,在小雷诺数时,流动是定常的,随着雷诺数的增加,圆柱后会出现一对尾涡。当雷诺数较大时,尾流首先失稳,出现周期性的振荡。而后附着涡交替脱落,泻入尾流形成Karman涡街,随着雷诺数的增加,流动变得越来越复杂,最后发展为湍流。White认为圆柱涡流具有经典性的重要意义。 一般认为圆柱绕流有2种定常的流动图案:雷诺数为较小时,圆柱后无尾涡；当雷诺数为较大时,圆柱后有一对对称的尾涡。关于定常流失稳以及出现湍流的

流体力学Fluent报告——圆柱绕流

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟 摘要：本文运用Fｌｕｅｎｔ软件中的RNＧk-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比,分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。一般而言,Rｅ数越大,方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Rｅ越大,两种柱体的升力均越大。相对于圆柱,同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。Ｒe越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Ｓr数。 关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数 在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中,绕流研究在工程实际中具有重大的意义。当流体流过圆柱时, 由于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳,损坏结构，后果严重。因此,近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。 沈立龙等[1］基于RNG ｋ?ε模型,采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟,得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Ｃ 与Ｓｔｒｏ ｄ uhal 数随雷诺数的变化规律。姚熊亮等［２］采用计算流体软件CFX中LES模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性。使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维Ｎ-S方程进行求解。他们着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及Sｒ数随Re数的变化趋势。费宝玲等［3]用ＦＬUENT软件对串列圆柱绕流进行了二维模拟，他们选取间距比L/Ｄ(Ｌ为两圆柱中心间的距离，D为圆柱直径)2、3、４共３个间距进行了数值分析。计算均在Re= ２0０的非定常条件下进行。计算了圆柱的升阻力系数、尾涡脱落频率等描述绕流问题的主要参量,分析了不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响。 圆柱绕流的一个重要特征是流动形态取决于雷诺数。Liｅnhard[4]总结了大量的实验研究结果并给出了圆柱体尾流形态随雷诺数变化的规律。当Ｒe<５时，圆

大涡模拟

大涡模拟,英文简称LES(Large eddy simulation),是近几十年才发展起来的一个流体力学中重要的数值模拟研究方法。它区别于直接数值模拟(DNS)和雷诺平均(RANS)方法。其基本思想是通过精确求解某个尺度以上所有湍流尺度的运动，从而能够捕捉到RANS方法所无能为力的许多非稳态，非平衡过程中出现的大尺度效应和拟序结构，同时又克服了直接数值模拟由于需要求解所有湍流尺度而带来的巨大计算开销的问题，因而被认为是最具有潜力的湍流数值模拟发展方向。 由于计算耗费依然很大，目前大涡模拟还无法在工程上广泛应用，但是大涡模拟技术对于研究许多流动机理问题提供了更为可靠的手段，可为流动控制提供理论基础，并可为工程上广泛应用的RANS方法改进提供指导。 大涡模拟方法 其主要思想是大涡结构（又称拟序结构）受流场影响较大，小尺度涡则可以认为是各向同性的，因而可以将大涡计算与小涡计算分开处理，并用统一的模型计算小涡。在这个思想下，大涡模拟通过滤波处理，首先将小于某个尺度的旋涡从流场中过滤掉，只计算大涡，然后通过求解附加方程得到小涡的解。过滤尺度一般就取为网格尺度。显然这种方法比直接求解RANS 方程和DNS 方程效率更高，消耗系统资源更少，但却比湍流模型方法更精确。 大涡模拟的基本操作就是低通滤波。一个LES滤波器可以被用在时空场Φ（x,t）中实现时间滤波或空间滤波或时空滤波

扬州大学 大涡模拟理论及应用 紊流力学 大涡模拟理论及应用 一、概述 实际水利工程中的水流流动几乎都是湍流。湍流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性的流体运动，这种运动表现出非常复杂的流动状态，是流体力学中有名的难题。100 多年来无数科学家投身到它的研究当中，从1883 年Reynolds 开始的层流过渡到湍流的著名圆管实验到现在，对湍流的基础理论研究呈现出多个分支，其主要方向有：湍流稳定性理沦、湍流统计理论、湍流模式理论、湍流实验、切变湍流的逆序结构、湍流的大涡模拟和湍流的直接数值模拟。在这些方向当中，比较有代表性的是湍流模式理论。但它的平均运算却将脉动运动的全部行为细节一律抹平，丢失了包含在脉动运动中的大量有重要意义的信息，而且各种湍流模型都有一定的局限性、对经验数据非常依赖、预报程度较差。近代计算机技术的飞速发展给人们提供了解决湍流问题的新途径，公认比较有前途的是大涡模拟和直接数值模拟。但由于受到计算机速度和容量的限制，直接数值模拟还仅限于低雷诺数的流动，对于高雷诺数的完全数值模拟目前还不可能。而大涡模拟是介于直接数值模拟和湍流模式理论之间的折衷物，由于其具有较少的计算消耗和较高的计算精度，正显示出越来越强的生命力。 二、大涡模拟

墩柱模板计算

墩柱模板计算 一、计算依据 1、《铁路桥涵设计基本规范》 2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005) 3、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001) 4、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 5、《铁路组合钢模板技术规则》(TBJ211-86) 6、《铁路桥梁钢结构设计规范》 7、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002) 8、《京沪高速铁路设计暂行规定》(铁建设[2004]) < 9、《钢结构设计规范》(GB50017—2003) 二、设计参数取值及要求 1、混凝土容重：25kN/m3； 2、混凝土浇注速度：2m/h； 3、浇注温度：15℃； 4、混凝土塌落度：16～18cm； 5、混凝土外加剂影响系数取； 6、最大墩高17.5m； 7、设计风力：8级风； 8、模板整体安装完成后，混凝土泵送一次性浇注。 三、？ 四、荷载计算 1、新浇混凝土对模板侧向压力计算 混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效

压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。 [ 图1新浇混凝土对模板侧向压力分布图 在《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： 在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： 新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： Pmax=γt 0K 1K 2V 1/2 Pmax =γh 式中： … Pmax ------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2） γ------混凝土的重力密度（kN/m3）取25kN/m3 t0------新浇混凝土的初凝时间（h ）； V------混凝土的浇灌速度（m/h ）;取2m/h h------有效压头高度； H------混凝土浇筑层(在水泥初凝时间以内)的厚度(m)； K1------外加剂影响修正系数，掺外加剂时取； K2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm 时，取；50～ 90mm max 72722 40kPa 1.62 1.6P υυ?===++

模板计算

施工模板设计计算书 本工程为框架剪力墙结构，汽车库和指挥中心为均为地下一层。其中汽车库部分共有48根框架柱，其中矩形柱2根，方形柱46根。柱径分别有700×700mm、900×900mm、1100×1100mm、1700×500mm、950×900mm等五种。柱高均为4300mm。最大框架梁断面为b×h：700×1400mm，梁长为8000mm。砼墙最大厚度为750mm，计算高度为5700mm。现浇板厚分别有：指挥中心部分有1800mm、1000mm ，汽车库部分有450mm、400mm。 一、施工材料 1、钢管φ=48×3.5（用于柱箍、钢楞和模板支撑） 截面积： A = 489㎜2 截面抵抗矩：W X = 5.08×103mm3 截面惯性矩：I X = 12.19×104mm4 回转半径：ⅰ= 15.8㎜ 每米重量：g = 3.84 ㎏/m 弹性模量： E = 2.06×105 N/㎜2 2、木材 多层胶合板厚18㎜（用于顶板模板） 竹胶合板厚18㎜（用于柱模） 木板（东北松）板厚50㎜（用于梁底模） 木枋50×100（用于木模板楞木） 木材弹性模量： E = 9.5×103 N/mm3

木材抗弯强度设计值：f m= 13 N/㎜2 木材抗剪强度设计值：f V = 1.4 N/㎜2 3、钢材（型钢） ⑴、∟75×75×5角钢（用于柱箍） 截面积A＝741.2mm2 理论重量：5.818kg/m 截面惯性矩Ix＝37.97×104mm4 截面最小抵抗矩W X = 7.32×103mm3 回转半径i=23.3mm 钢材弹性模量 E = 2.06×105 N/㎜2 钢材抗拉、抗弯强度设计值 f = 215N/㎜2⑵、10＃槽钢（用于墙模板钢楞） 截面积A＝1274.8mm2 理论重量：10.007kg/m 截面惯性矩Ix＝198×104mm4 截面最小抵抗矩W X = 39.7×103mm3 回转半径i x=23.3mm 钢材弹性模量 E = 2.06×105 N/㎜2 钢材抗拉、抗弯强度设计值 f = 215N/㎜2⑶、6＃槽钢（用于墙模板钢楞） 截面积A＝845.1mm2 理论重量：6.63kg/m

墩柱模板计算书-midas civil

墩柱模板计算书 一、计算依据 1、《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005) 2、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005) 3、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001) 4、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 5、《铁路组合钢模板技术规则》(TBJ211-86) 6、《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-2005) 7、《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002) 8、《京沪高速铁路设计暂行规定》(铁建设[2004]) 9、《钢结构设计规范》(GB50017—2003) 二、设计参数取值及要求 1、混凝土容重：25kN/m3； 2、混凝土浇注速度：2m/h； 3、浇注温度：15℃； 4、混凝土塌落度：16～18cm； 5、混凝土外加剂影响系数取1.2； 6、最大墩高17.5m； 7、设计风力：8级风； 8、模板整体安装完成后，混凝土泵送一次性浇注。 三、荷载计算 1、新浇混凝土对模板侧向压力计算 混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。新浇混凝土对模板侧向压力分布见图1。

图1新浇混凝土对模板侧向压力分布图 在《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： 在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GBJ204-83) 中规定，新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： 新浇混凝土对模板侧向压力按下式计算： Pmax=0.22γt 0K 1K 2V 1/2 Pmax =γh 式中： Pmax ------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m2） γ------混凝土的重力密度（kN/m3）取25kN/m3 t0------新浇混凝土的初凝时间（h ）； V------混凝土的浇灌速度（m/h ）;取2m/h h------有效压头高度； H------混凝土浇筑层(在水泥初凝时间以内)的厚度(m)； K1------外加剂影响修正系数，掺外加剂时取1.2； K2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm 时，取0.85；50～90mm 时，取1；110～150mm 时，取1.15。 Pmax=0.22γt0K1K2V1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×21/2=85.87 kN/m2 h= Pmax/γ =87.87/25=3.43m max 72722 40kPa 1.62 1.6P υυ?===++

基于LBM方法的方柱绕流数值计算

基于Boltzmann方法的方柱绕流数值模拟 张华 （武汉理工大学 1049721101590） 摘要：基于格子Boltzmann方法( Lattice Boltzmann Method，LBM) ，本文对在较高Re数下的方柱绕流问题进行了数值模拟。给出了正方形柱体在一定攻角下的流线图。在较低Re数下数值结果较好，高Re数下，数值计算呈现不稳定性。 关键字：格子Boltzmann方法；方柱绕流；数值模拟； D2Q9模型 Boltzmann Method Based On Numerical Simulation Of Fluid Flows Around Square Cylinder Hua Zhang （WHUT 1049721101590） Abstract: Based on the lattice boltzmann method (LBM), this paper simulated the problem of fluid flows around squares in higher Re number. And it is showed stream line chart of the square in a certain angle of attack. As a result, the numerical results in lower Re number are more better then that in higher Re number. Key words: lattice boltzmann method； Flow around a square cylinder； numerical simulation； D2Q9 model 1 引言 模拟流体运动的CFD数值计算方法主要有两种:(l)从宏观角度出发,基于连续介质假设,采用数值计算方法,求解Euler方程或N-S方程;(2)从微观角度出发,采用分子动力学的方法,对流动进行数值模拟[1]。 传统的计算流体力学中有限差分、有限元、有限体积等数值计算方法都属于第一种方法,这种方法直接对非线性的微分方程例如熟知的Euler方程和N-S方程进行离散,得到代数方程组或微分方程系统,然后在用标准的数值方程求解。虽然近些年CFD取得了很大的进展，但由于流体运动的复杂性和计算机资源的限