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2020-09-18

问题

为什么 RWIND Simulation 没有收敛到预设的最小压差,而是在一个较高的极限值附近振荡?


回复:

在流体力学中,液体和气体的层流和湍流是有区别的。

层流的特征在于,在两个不同流速之间的过渡区域内不会形成垂直于流速的涡流。 在这种情况下,介质会在模型周围分层流动,并且不会相互混合。

相比之下,流场中的湍流似乎是随着介质的清楚混合而随机变化的。

雷诺数表示惯性力与粘性力的比值,用于描述几何形状相似的物体的流动行为。

如果模型几何尺寸和介质属性相同,则流动由层流变为湍流,随着流速的增加而变化。 在这种情况下,层流的雷诺数小,湍流的雷诺数大。

简单体从层流到湍流的过渡经历以下基本阶段:

  1. 在低雷诺数时,介质以层流方式在身体周围流动。 这种行为发生在非常低的速度或高粘度。 介质在物体前面分开,然后在物体后面再次一起流动。 在这种情况下,我们讨论平稳流。



  2. 稍微增大雷诺数,可以看出在刚体流动的背面就形成了一个对称的涡对。 这种类型的流动仍然被认为是固定的。



  3. 随着雷诺数的进一步增加,在流体的周围形成了一条卡门涡街。 在该流程图中,右侧和左侧的涡流从主体后部异相分离。 这时,静止的水流变成随时间而变化的周期性水流。



  4. 在高雷诺数下,涡流衰减为较小的单元,并形成湍流边界层。 在该区域中,介质是高度湍流的并且难以预测。 介质在这个阶段不再是静止的。


如果 RWIND Simulation 的平稳求解过程在压差小于指定的最小值时收敛,通常可以假设流动为平稳流动(见第 1 点和第 2 点)。 如果求解过程在一个较大的微分值附近振荡,那么程序就不会找到流体的稳定状态。

该振荡表示周期性的涡旋脱落(见第 3 点)。 此时的计算结果受随时间变化的流体的影响,需要进行瞬态计算。 带有 "Pro" 扩展台的 RWIND 2 程序为此任务提供了相应的瞬态求解过程。


作者

Niemeier 先生负责 RFEM、RSTAB、RWIND Simulation 以及膜结构领域的开发。 他还负责质量保证和客户支持。