OpenFOAM-圆柱绕流

OpenFOAM是一款开源的CFD（Computational Fluid Dynamics）软件，可以用于对流动的数值模拟。

在本篇文章中，我们将介绍如何使用OpenFOAM对圆柱绕流进行数值模拟。圆柱绕流是CFD中一个经典的问题，常常用于检验CFD软件的精度和可靠性。

问题描述

圆柱绕流问题指的是在二维平面内，一个圆柱被洪流所包围，如下图所示：

在这个问题中，我们需要求解出圆柱表面和洪流间的速度场和压力场。由于该问题是旋转对称性的，因此本文只涉及二维平面内的计算。

模拟设置

在进行数值模拟前，我们需要确定一些模拟所需的参数和条件。如下表所示：

参数	数值
圆柱半径	0.1m
洪流速度	1m/s
粘度系数	1.7894 e-5 m^2/s
流体密度	1.225 kg/m^3

在OpenFOAM中，我们需要定义以下文件来进行模拟：

• blockMeshDict：定义网格
• 0/U：定义速度场初值
• 0/p：定义压力场初值
• 0/nuTilda：定义湍流动能初值
• transportProperties：定义流体性质

模拟结果

经过计算，我们可以得到圆柱绕流的速度场和压力场。如下图所示：

可以看到，圆柱周围的流体发生了明显的涡旋和速度变化，生成了压强和阻力等现象。这些现象对于风力发电、天然气探测等实际应用具有重要的意义。

结语

本篇文章介绍了如何使用OpenFOAM进行圆柱绕流的数值模拟，并给出了模拟结果。如果你对CFD和数值模拟感兴趣，可以尝试进行更多的模拟和实验，学习更多相关知识。