拉瓦尔

一收缩-扩张喷管实例

1.1问题描述

本节内容主要依托收缩-扩张喷管内的流动计算展开。喷管外形如图1-1所

示，A为沿轴圆形截面面积，喷管的外形尺寸满足如下条件（单位：m）：

21.0xA5.05.0x

计算求解时可以将模型琪简化为二维轴对称问题，边界条件为：入口压力

P

m

=101325Pa,入口总温T

i0

=300K，出口静压P

0

=3738.9Pa。

图1-1喷管几何示意图

1.2创建几何模型

（1）设定工作目录

File→ChangeWorkingDir，选择文件存储路径。

（2）创建Point，如图1-2所示。

Step1通过输入坐标的方法创建P_1、P_2。选择Geometry标签栏中的，

单击，选择Create1point（创建一个点），输入P_1的坐标，单击Apply

按钮确定，如图1-3所示。P_2创建方法与之相似，坐标为（0.5,0,0）。

Step2创建点集3。因为横截面积为21.0xA

，因此沿X轴方向半径的

函数为：5.02]/)1.0[()(xxR

。单击，在ExplicitLocations下拉菜单中

选择CreateMultiplepoints，按照如图1-4所示输入数据，单击Apply按钮

确定。单击Apply按钮确定。

图1-3创建P_1图1-4创建点集3

（3）创建Curve，如图1-5所示。

图1-5创建Curve结果图

Step1选择Geometry标签栏，单击创建Curve。如图1-6所示，单击

，再单击，依次选择点集3中的各点连成曲线，创建C_4。

Step2采用Step1的方法创建其余三条Curve。

（4）定义Part。

ICEM中定义Part的名称将会是导出网格后边界的名称，可以简化在求解器

中定义边界条件的过程。同时在非结构化网格生成过程中，合理定义Part还便

于定义网格尺寸。Part中的元素可以是Point、Curve、Surface，也可以是Block

或网格。但任意一个元素，如一条Curve，只能存在于一个Part，不能同时存

在于两个不同的Part。

对于二维问题，计算边界即为Curve；对于三维问题，计算边界为Surface。

在该计算实例中，边界条件主要由以下几个构成；①入口（IN）；②出口（OUT）；

③壁面（WALL）；④对称轴（AXIS）。在定义Part时也应根据这四个主要的边

界进行定义。

图1-6创建Curve结果图

Step1定义入口的Part。右击模型树Model→Parts，选择CreateParts，

如图1-7所示。进入到创建Part的窗口，如图1-8所示。输入想要定义的Part

名：IN，单击选择几何元素，单击选择C_1，中键确定，此时C_1颜色

将自动改变。

图1-7进入创建Part的操作界面图1-8创建入口Part的操作

Step2采用Step1中的方法，依次定义其余的Part。

定义对称轴Part名为AXIS，选择C_2。

定义出口Part名为OUT，C_3。

定义壁面Part名为WALL，C_4。

定义POINT的Part名为POINT，选择所有的Point，如图1-9。

图1-9仅允许选择Point的操作

Step3观察创建Part是否正确。创建Part完成后，如图1-10所示模型树将

会有所变化，Part目录下新增了创建的Part。

取消IN的显示，查看几何模型上C_1是否会消失，若消失，则说明创建Part

成功，可通过相同的方法检验其余Part是否创建成功。

若某个Part创建时漏选了线，如WALL创建时漏选了C_4,右击模型树Model

→Part→WALL,选择AddtoPart,如图1-11所示。与Step1操作相同，选择C_4，

确定即可。

图1-10创建Part完成后模型树的变化图1-11AddtoPart的操作

（5）创建Surface

在二维问题中Surface是必需的，我们可以这样认为，二维问题中的Surface

提供了网格数据的一个指针，如果这个指针不存在，求解器就不能读取其他网

格节点的数据。在三维问题中，Surface的存在必须保证模型的封闭，即无孔、

裂缝等，否则不能成功生成网格。同时在使用多块方法生成结构化网格过程中，

合理创建Face到Surface的映射可以显著减少工作量，希望读者在后面的学习

中体会。

ICEM提供多种生成Surface的方法，如①根据Point或Curve创建；

②、拉伸Curve创建；③旋转Curve创建；④根据多条Curve创

建型面；⑤偏执面创建；⑥创建两个面的中面；⑦分割Surface；⑧

合并Surface等。本节主要采用①方法创建Surface。

选择Geometry标签栏，单机进入创建面的操作。

Step1创建Surface。如图1-12所示，单击，在Method的下拉菜单

中选择From2-4Curve，通过Curve创建Surface。Tolerance保持为默认值，

单机，依次选择C_1、C_2、C_3、C_1、C_4，单击中键确定，结果如图1-13

所示。

图1-12创建Surface

图1-13Surface创建结果

Step2定义Surface的Part。操作与定义Curve的Part方法相同，定义

Part名为SUR，选择Step1中创建的Surface。创建完成后观察模型树Model

→Part的变化，通过取消SUR显示的方法观察是否创建成功。

Step3保存几何模型。File→Geometry→SaveGeometryAs，保存当前的

几何模型为。

1.3定义网格参数

（1）定义全局网格参数。主要是定义网格的全局尺寸，影响壳/面网格、

体网格、棱柱边界层网格的太小。在标签栏中选择Mesh，单击进入定义网

格全局参数操作。

Step1定义网格全局尺寸。如图1-14所示，单击，定义Scalefactor

为1，勾选Display复选框，Maxelement值为0.03，勾选Display复选框，其

他选项保持默认值，单击Apply按钮。

图1-14定义网格全局尺寸

Step2定义全局壳网格参数。如图1-15所示，单击，定义网格类型为

AllTri，定义网格生成方法为PatchDependent,其他参数保持默认值，单击

Apply按钮。

图1-15定义全局壳/面网格参数

（2）定义Part的网格尺寸。在不同的Part定义不同的网格尺寸。对计算

结果影响较大的区域定义较小的网格尺寸，对计算结果影响较小的区域可以定

义较大的网格尺寸。这样既可以保证计算精度，同时又可以减小网格规模，提

高数值计算效率。在标签栏中选择Mesh,单击进入定义Part网格尺寸操作。

如图1-16所示，勾选Applyinflationparameterstocurves复选框，

允许生成二维边界层网格。定义SUR的网格参数，MaxSize=0.02；定义WALL

的网格参数：单击Prism，MaxSize=0.02，HeightRatio=1.2，NumLayers=5，

单击Apply按钮确定。

图1-16定义Part网格尺寸

1.4生成网格

Step1生成网格。选择标签栏中的Mesh，单击。如图1-17所示，在

弹出的数据输入窗口中单击，其余参数设定保持为默认，单击Compute按

钮生成网格，如图1-18所示。

图1-17生成壳/面网格

图1-18生成网格示意图

观察生成的网格，发现在图1-18所示的两个角点处没有生成理想的边界层

网格。分析该网格形状可知，是由于C_1和C_3上节点分布不合理造成的。下

面将调整两条Curve上的节点分布。

Step2调整网格。取消模型树Model→Mesh的勾选，隐藏Mesh，采用类似

的操作隐藏Point、Surface和Body，仅显示Curve，便于观察操作。如图1-19

所示，右击Model→Geometry→Curve，在弹出的对话框中选择CurveNode

Spacing和CurveElementSpacing,显示Curve上的节点数和节点分布情况，

显示结果如图1-20所示。

图1-19显示Curve的节点分布情况

图1-20初始节点分布情况显示

观察图1-20，定义了网格参数的C_4有明确的网格节点数和网格分布情况。

其他的Curve的节点分布不明确，按照Surface的网格尺寸自由分析，这就导

致了C_1和C_3上节点分布不合理。

选择Mesh标签栏，单击，定义具体Curve的网格尺寸。在图1-21所示

的数据输出窗口中，在Method下拉菜单中选择General；单击选择C_1，定

义Numberofnodes=34，即节点数为34，单击Apply按钮，观察节点分布情况；

在Bunching下拉菜单中选择BioGeometric，勾选CurveDirection复选框，定

义Spacing1=0.005，Ratio1=1.4，单击Apply按钮确定，完成对C_1网格参数

的定义。采用同样的参数定义C_3的网格尺寸。此时，节点分布情况如图1-22

所示。

图1-21定义C_1的网格尺寸

图1-22定义完成后的节点分布情况

采用Step1的操作再次生成网格，如图1-23所示。

图1-23修改后的网格示意图

Step3检查网格质量。选择EditMesh标签栏，单击，如图1-24所示，

在Meshtypetocheck栏中选择TRI_3和QUAD_4，检查三角形和四边形网格单

元；在Elementtocheck中选择All，检查所有的网格单元，在Criterion下

拉菜单中选择Quality作为质量好坏的评判标准，单击Apply按钮确定，网格

质量如图1-25所示。

图1-24检查网格质量的操作

图1-25网格质量

1.5导出网格

Step1File→Mesh→SaveMeshAs，保存当前的网格文件为。

Step2在标签栏中选择Output，单击选择求解器。本书中将以FLUENT

作为求解器讲解，因此在弹出对话框中的OutputSolver下拉菜单中选择ANSYS

Fluent，单击Apply按钮确定，如图1-26所示。

Step3在ICEM中还可以定义计算边界条件类型，在标签栏中选择Output，

单击即可进行。但是该操作仅能定义边界条件的类型，而不能定义具体的数

值，如速度入口的速度值和方向等，因此笔者建议在求解器中定义边界条件。

图1-26选择求解器

Step4在标签栏中选择Output，单击，保存fbc和atr文件为默认名，

在弹出的对话框中单击No按钮，不保存当前项目文件，在随后弹出的窗口中选

择Step1中保存的。随后弹出如图1-27所示的对话框，在Grid

dimension栏中选中2D，即输出二维网格；可以在Outputfile栏内修改输出

的路径和文件名，将文件名改为Nozzle，单击Done按钮导出网格。此时可在

Outputfile栏所示的路径下找到。

图1-27输出网格

1.6喷管数值计算及后处理

FLUENT的计算包括以下几个基本步骤：读入网格、定义求解模型、定义边

界条件、初始化流场、迭代计算、后处理。

Step1定义网格。

打开Fluent，选择二维求解器。

File→Read→Mesh，选择生成的网格。

General→Check，检查网格质量，注意MinimumVolume应大于0。

General→Scale，定义网格单位。在MeshWasCreatedIn下拉列表中选

择m，单击Scale按钮。

Step2定义求解模型。

General→Solver，选择Axisymmetric，选择二维轴对称基于压力隐式稳态

求解器。

Models→Energy→Edit，该流动问题为可压缩流动，因此勾选Energy

Equation。

Models→Viscous→Edit，选择湍流模型。该流动问题雷诺数较大，

可以忽略粘性力对流动的影响，因此在弹出的Model对话框中选择Inviscid。

Materials→air→Create/Edit，定义材料。在Density下拉菜单中选

择ideal-gas,单击Change/Create，单击Clo按钮退出。

BoundaryConditions→OperatingConditions，定义工作条件，在本例

中，边界条件给定值均为绝对压力，因此为了便于设置边界条件，在Operating

Pressure栏内输入0；又本例中流体流动受重力影响较小，因此不勾选Gravity

复选框，单击OK退出。

Step3定义边界条件。

单击BoundaryConditions，定义边界条件。

（1）定义对称轴。在Zone栏中选择axis,在Type栏中选择axis的边界条

件类型。

（2）定义入口。在Zone栏中选择in，在Type栏中选择pressure-Inlet

的边界条件,在弹出的对话框中，单击Momentum,定义GaugeTotal

Pressure=101325（pa），Supersonic/InitialGaugePressure=9000（pa），

单击Thermal,定义TotalTemperature=300(K)，单击OK按钮确定。

（3）定义出口。在Zone栏中选择out，在Type栏中选择pressure-outlet

的边界条件,在弹出的对话框中，单击Momentum,定义Gauge

Pressure=3738.9(pa)，单击Thermal,定义TotalTemperature=300(K)，单击

OK按钮确定。

（4）定义壁面。在Zone栏中选择wall，在Type栏中选择wall的边界条

件,保持为默认值。单击OK按钮确定。

（5）定义流体域材料。单击CellZoneConditions,在Zone栏中选择sur，

在Type栏中选择fluid,在弹出的对话框中查看确定MaterialName为Step2

中定义的材料，单击OK按钮确定。

Step4初始化和计算。

单击ReferenceValues，在ComputeFrom栏中选择in。

（1）定义收敛条件。Monitors→Residuals→Edit，确保Plot为

勾选状态，设定各个参数的收敛残差值为1e-5，单击OK按钮确定。如图

1-28所示。

图1-28收敛条件设置

（2）定义监视器。Monitors→SurfaceMonitors→Create，勾选Plot，在

ReportType下拉列表中选择MassFlowRate，在Surfaces栏中选择out，监

测出口处的流量变化，单击OK按钮确定。

（3）调整松弛因子。单击SolutionControls，将Momentum调整为0.5，

Energy和Temperature均调整为0.9，其他保持为默认。

（3）初始化流场。SolutionInitialization→Initialize。

(4)单击RunCalculation，在NumberofIterations栏中输入500，单

击Calculate，开始迭代计算。大概迭代200步后结果收敛，图1-29所示为其

残差变化情况，如图1-30所示，出口流量趋于稳定，可以判断计算已经收敛。

图1-29残差变化情况

图1-30出口流量变化情况

Step5后处理。

Display→Views在MirrorPlanes栏中选择axis，单击Apply按钮。

（1）显示云图。GraphicsandAnimations→Contours→SetUp，在Option

栏中勾选Filled，在Contoursof栏中选择StaticPressure，显示静压云图，

单击Display，如图1-31所示。分别选择VelocityMagnitude和Static

Temperature,依次显示速度标量、静温云图，如图1-32所示。

图1-31静压云图（单位：Pa）

(a)速度标量图（单位：m/s）

(b)静温云图（单位：K）

图1-32云图分布

Step1显示流线图。GraphicsandAnimations→Pathlines→SetUp，在

Style栏中选择line-arrows；单击Attributes，定义Scale=0.05，设定箭头

大小；在PathSkip栏中输入2，在ReleaFromSurfaces栏中选择in，单

击Compute按钮，单击Display按钮，得到如图1-33所示的流线图。

图1-33流线图

（3）显示壁面的对称轴沿X方向马赫数的分布。Plots→XYPlot→SetUp，

在PlotDirection栏中定义X=1，Y=0，即定义X轴方向；在YAxisFunction

栏中选择MachNumber；在Surface栏中选择axis和wall；如图1-34所示，

单击Plot按钮，显示结果如图1-35所示。

图1-34显示马赫数设置

图1-35沿X方向的Ma分布

二卡门涡街实例

2.1问题描述

流体流过非线型物体时，在特定条件下，流体尾流左右两侧出现成对的、

交替出现的、方向相反的漩涡。这种现象因美国空气动力学家奥多·冯·卡门

最先从理论上阐明而得名卡门涡街。卡门涡街是自然界的流动常见现象，如风

绕过桥梁、烟囱等。卡门涡街使得阻流体左右两侧压力随时间变化，使其发生

震动。根据涡街脱落频率与来流速度成正比的性质制成了涡街流量计。

本节将通过研究二维圆柱绕流问题对涡街现象进行数值模拟，重点讲解非

结构二维平面网格的生成，希望读者对二维非结构网格的生成过程和方法有进

一步的认识。通过数值计算验证网格的正确性，几何模型如图2-1所示。数值

计算中取雷诺数为200，即入口速度为0.031m/s。

图2-1圆柱绕流几何模型

2.2创建几何模型

（1）设定工作目录。

File→ChangeWorkingDir，选择文件存储路径。

（2）创建Point，如图2-2所示。选择Geometry标签栏中的进入创建

Point的操作。

图2-2创建点线示意图

Step1根据坐标（0,0,0）创建P_5。如图2-3所示，单击，定义坐标

值X=0，Y=0，Z=0，单击Apply按钮确定。

Step2根据增益值创建P_2。选择Geometry标签栏中的进入创建Point

的操作，单击，定义DX=-600，DY=500，如图2-4所示，单击选择P_5，

中键确定。

图2-3创建P_5

Step3采用Step2中的方法定义其他Point。其偏移量设置如表2-5所示，

参考点取P_5。

表2-5偏移量设置

PointDXDY

1-600-500

3-150-150

4-150150

6150-150

7150150

81200-150

91200150

101600-500

111600500

（1）创建Curve，选择Geometry标签栏，单击进入创建Curve的操作。

Step1在弹出的数据输入窗口中单击，依次选择P_1和P_2，中键确

定，创建C_1-2。

Step2采用Step1中的方法，依次创建如图2-6所示其余的Curve。

Step3创建圆的Curve。如图2-7所示，单击，勾选Radius复选框，

定义半径为50；单击，首先选择圆心P_5，然后在附近随意拾取两点，创建

圆的Curve。

图2-7创建圆的Curve

(4)创建Surface。选择Geometry标签栏，单击进入创建面的操作。根

据网格尺寸的不同创建3个不同的Surface：S_1、S_2、S_3。

Step1创建大的Surface。如图2-8所示，单击，在Method下拉菜单

中选择From4Points，单击，依次选择P_1、P_2、P_11、P_10，中键确定。

Step2分割Step1生成的的Surface。如图2-9所示，单击，在Method

下拉菜单中选择Curve，单击，选择Step1创建的Surface为待分割的面，

中键确定，单击选择C_3-4、C_4-7、C_7-9、C_9-8、C_8-6、C_6-3，中键

确定。此时将Surface分为内外两个部分，其中外部的Surface即为S_1。

Step3采用Step2中的方法，选择内部的Surface为待分割的Surface，

以C_6-7为分割线。分割内部Surface为左右两部分，其中内部右侧的Surface

即为S_3。

Step4采用Step2中的方法，选择内部左侧的Surface为待分割的

Surface，以圆的Curve为分割线分割面。分割完成后，删除圆内部Surface，

此时内部左侧的Surface即为S_2。

图2-8根据4点创建面图2-9分割Surface

（6）创建Part。

Step1定义Surface的Part。定义外部的Surface的Part为SUR_OUT，

定义内部左侧圆附近Surface的Part为SUR_CIR，定义内部右侧的Surface的

Part为SUR_RIG。定义完成后查看模型树的变化，检查Part定义是否成功。

Step2删除所有的Curve和Point。选择Geometry标签栏，单击。如

图2-10所示，单击，按键盘中的A键(要在英文输入法情况下)，删除所有

的Point；单击Geometry标签栏中的，同法删除所有的Curve。删除模型树

中默认GEOM的Part。

图2-10删除Point

Step3创建几何模型拓补。选择Geometry标签栏，单击进入修改几何

的操作。如图2-11所示，在弹出的对话框中单击，其余保持默认设置，单

击Apply按钮，生成新的Curve和Point。

图2-11创建几何模型拓扑结构

Step4创建Curve的Part。右击模型树Model→Parts→CreatePart,如

图2-12所示，在Part栏中输入名称IN，选择，单击选择C_1-2，中键

确定。采用相同的方法定义其他的Part。Part和Curve的对应关系如表2-13

所示。创建完成后观察模型树Model→part的变化。

图2-12创建入口Part

表2-13创建Curve的Part

PartCurve

INC_1-2

OUTC_10-11

WALL_CIRC_5(圆的Curve)

WALLC_1-10、C_2-11

INTER其余Curve

Step5保存几何文件。File→Geometry→SaveGeometryAs，保存当前的

几何文件为。

2.3定义网格参数

（1）定义网格全局参数。选择Mesh标签栏，单击定义网格全局参数。

Step1定义网格全局尺寸。如图2-14所示，单击，定义scale

factor=1.0，maxelement=50,其余参数保持为默认，单击Apply按钮确定。

图2-14定义网格全局尺寸

Step2定义壳网格全局参数。如图2-15所示，单击，定义MeshType

为QuadDominant，MeshMethod为PatchDependent，其余参数保持为默认，

单击Apply按钮确定。

图2-15定义网格全局参数

Step3定义不同Part的网格参数。选择mesh标签栏，单击，如图2-16

所示，定义SUR_CIR的MaxSize=2；SUR_OUT的MaxSize=30；SUR_RIG的Max

Size=4。在WALL_CIR的外侧生成边界层网格如图所示，勾选Applyinflation

parameterstocurves复选框，单击Apply。

图2-16定义Part网格尺寸

Step4保存几何文件。非结构化网格参数保存在几何文件中，因此有必要

在网格参数设定好后重新保存几何文件。

2.4生成网格并导出

（1）生成网格。

Step1生成网格。选择Mesh标签栏，单击。如图2-17所示，在弹出

的数据窗口中单击。其余参数设定保持为默认，单击Compute按钮生成网

格。网格生成结果如图2-18所示。我们观察网格可以发现，在圆周周围网格较

密，向外逐渐变疏。同时在周围有理想的边界层。

图2-17生成壳/面网格

图2-18网格示意图

Step2保存网格。

File→Mesh→SaveMeshAs，保存生成的网格为。

（2）导出网格。

Step1选择求解器。选择Output，单击。如图2-19所示，选择ANSYS

Fluent作为求解器，单击OK确定。

图2-19选择求解器

Step2导出网格。在标签栏中选择Output，单击，保存fbc和atr文

件未默认名，在弹出的对话框中单击No按钮不保存当前项目文件，在随后弹出

的窗口选择Step1中保存的。随后弹出如图2-20所示的对话框，在

Griddimension栏中选择2D，即输出二维网格；在Outputfile栏内修改文件

名为Vertex，单击Done按钮导出网格，此时可在Outputfile栏所示的路径下

找到。

图2-20导出网格

2.5圆柱绕流数值计算及后处理

下面将通过数值计算检验我们所生成的网格是否满足计算要求。

Step1定义网格。

启动FLUENT。打开FLUENT，选择二维求解器。

读入网格。File→Read→Ca，选择生成的网格。

检查网格。General→Check，检查网格质量，注意MinimumVolume应大于

0。

定义网格单位。General→Scale，在MeshWasCreatedIn下拉列表中选

择mm，单击Scale按钮。

Step2定义求解模型。

定义求解器。General→Solver，选择默认的二维基于压力隐式稳态求解器。

如图2-21所示。

图2-21求解器

定义粘性模型。Models→Viscous→Edit，因为这里涉及的流动雷诺

数为200，因此在弹出的Model对话框中选择Laminar,单击OK确定。

定义材料。Materials→air→Create/Edit，选择默认的air，,单击

Change/Create，单击Clo按钮退出。

定义工作条件。BoundaryConditions→OperatingConditions，定义

工作条件，在本例中，OperatingPressure=101325；又本例中流体流动受重力

影响较小，因此不勾选Gravity复选框，单击OK确定。

Step3定义边界条件。

（1）单击CellZoneConditions，定义流场域。在Zone栏中选择sur_cir,

在Type栏中选择fluid，单击OK按钮选择默认的空气作为计算域流体。采用相

同的方法定义sur_out和sur_rig。

单击BoundaryConditions，定义边界条件。

（2）定义入口边界条件。在Zone栏中选择in，在Type栏中选择

velocity-inlet,在弹出的对话框中，单击Momentum,定义入口速度Velocity

Magnitude=0.031m/s，其余保持为默认设置，单击OK按钮确定。

（3）定义出口边界条件。在Zone栏中选择out，在Type栏中选择outflow,，

其余保持为默认设置，单击OK按钮确定。

（4）定义无滑移壁面。在Zone栏中选择wall_cir，在Type栏中选择wall,

其余保持为默认值。单击OK按钮确定。

（5）定义滑移壁面。在Zone栏中选择wall，在Type栏中选择wall,在Wall

Motion栏中选择MovingWall，在motion栏中选择absolute，speed=0.031m/s，

即设定壁面采用相同的速度随流体流动，这样就可以避免壁面处边界层对圆柱

绕流的计算产生影响，单击OK按钮确定。

（6）定义内部的interior。在Zone栏中选择inter,在Type栏中选择

interior,在弹出的对话框中单击yes按钮。注意此时与inter对应的

inter:shadow消失，表明两个surface的数据在interior是连续的采用同样的

方法定义inter:001和inter:002。

Step4初始化和计算。

单击ReferenceValues，在ComputeFrom栏中选择in。

（1）定义收敛条件。Monitors→Residuals→Edit，确保Plot为

勾选状态，设定各个参数的收敛残差值为1e-8，单击OK按钮确定。

（2）定义监视器。单击Monitors，单击，选择Lift，在Option

栏中勾选Plot在WallZones栏中选择wall_cir,单击OK。

单击ReferenceValues，在length栏中输入0.1，定义特征长度为0.1。

（3）初始化流场。SolutionInitialization→Initialize。

（4）建立流场的流动。单击RunCalculation，在NumberofIterations

栏中输入300，单击Calculate开始迭代计算。计算完成后，Graphicsand

Animations→Contours→SetUp，在Option栏中勾选Filled，在Contoursof

栏中选择VelocityMagnitude，单击Display得到如图2-22所示的计算结果。

观察图可知，基本的流动已经建立起来，下面将进行瞬态计算。

图2-22稳态计算结果

（5）定义瞬态计算求解器。General→Solver，在Time栏中选择Transient。

（6）瞬态计算一些必要设置。File→Write→Autosave,在SaveDataFile

Every(TimeSteps)栏中输入5，单击OK确定，即每计算五个时间点自动保存一

次ca和data文件。Monitors，选择d-1-Plot，单击Edit,单击clear清除

稳态计算的数据。

（7）进行瞬态计算。单击RunCalculation，在TimeStepSize栏中输入

0.25，在Numberoftimesteps栏中输入200，在MaxIterations/TimeStep

栏中输入50，即每0.25s为一个时间间隔，每个时间间隔最多迭代50步，一共

计算200个时间间隔的瞬态流动问题。单击Calculate开始迭代计算。计算完

成后得到的升力系数变化情况如图2-23所示，因为流动还未完全发展，因此升

力系数振荡幅值在逐渐增大。

Step5后处理。

（1）显示涡量。如图2-23所示，圆柱绕流涡的脱落周期约为25s，因此选

取10-35s内5个不同的时间显示。打开名为的文件。Graphics

andAnimations→Contours→SetUp，在Option栏中勾选Filled，取消Auto

Range的勾选，定义Min=0，Max=2,在Contoursof栏中选择VelocityMagnitude，

下面一栏选择VorticityMagnitude，如图2-24所示，单击Display。如图2-25

（a）所示。采用相同的方法分别打开编号为0120、0140、0160、0180和0200

的data文件并作相同的处理，涡量云图如图2-25所示。

图2-23升力系数随时间变化曲线

图2-24查看涡量设置图

（a）t=25s

（b）t=30s

（c）t=35s

（d）t=40s

（e）t=45s

图2-25不同时刻的涡量云图

（f）t=50s

图2-25不同时刻的涡量云图（续图）

上面的计算结果表明，生成的网格能够满足计算要求，能够较好地模拟二维圆

柱绕流问题。