關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解

2017-05-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解,一般初學(xué)的同學(xué)都很容易搞錯(cuò),因?yàn)樵贔luent軟件中存在很多坑,極為容易掉下去。

本文先講講Cd,Cl可以以本文類推。


1、公式:


關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解fluent分析案例圖片1

Fd是阻力,p是流體密度,u是物體速度,A是參考面積。


A為什么不叫做投影面積呢?這點(diǎn)比較奇怪,原因是:飛機(jī)的升力系數(shù)是計(jì)算機(jī)翼的表面積,而不是投影面積,所以外國人叫做reference area了。

一般情況下,同一物體隨著速度的升高(對(duì)應(yīng)于雷諾系數(shù)Re增大),Cd呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。

 


2、不同形狀的阻力系數(shù)的基本認(rèn)識(shí)



關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解fluent分析案例圖片2

3、試驗(yàn)數(shù)據(jù):




不同物體的升力系數(shù)(試驗(yàn)數(shù)據(jù))
Cd系數(shù) 物體
1.98–2.05 flat plate perpendicular to flow (2D)
1.8–2.0 Eiffel Tower
1.3–1.5 Empire State Building
1.28 flat plate perpendicular to flow (3D) [30]
1.2 Usain Bolt[29]
1.1-1.3 ski jumper[28]
1.0 coffee filter, face-up[unreliable source?][26]
1.0 road bicycle plus cyclist, touring position[27]
1.0–1.1 skier
1.0–1.3 wires and cables
1.0–1.3 man (upright position)
0.75 a typical model rocket[25]
0.58 Jeep Wrangler TJ (1997-2005)[24]
0.48 rough sphere (),
Volkswagen Beetle[22][23]
0.47 smooth sphere ()
0.37 Ford Transit Custom Mk8 (2013, Turkey)
0.36 Citroen CX (1974-1991, France)
0.35 Maserati Quattroporte V (M139, 2003–2012)
0.33 BMW E30 3 Series (1984-1993, Germany)
0.324 Ford Focus Mk2/2.5 (2004-2011, Europe)
0.31 Maserati Ghibli Sedan (2014) [21]
0.3 Saab 92 (1949), Audi 100 C3 (1982)
0.295 bullet (not ogive, at subsonic velocity)
0.29 Mazda3 (2007) [20]
0.28 1969 Dodge Charger Daytona and 1970 Plymouth Superbird
0.28 1986 Opel Omega saloon.[18]
0.28 Mercedes-Benz CLA-Class Type C 117.[19]
0.27 Nissan GT-R (2007-2010)
0.26 BMW i8
0.26 Nissan GT-R (2011-2014)
0.25 Toyota Prius (3rd Generation)
0.24 Tesla Model S[16]
0.24 Toyota Prius (4th Generation)[17]
0.235 Renault Eolab
0.212 Tatra 77A 1935
0.19 General Motors EV1 1996[15]
0.186-0.189 Volkswagen XL1 2014
0.18 Mercedes-Benz T80 1939
0.15 Schl?rwagen 1939 [14]
0.1 smooth sphere ()
0.076 Milan SL (one of the fastest practical velomobiles[13]
0.075 Pac-car
0.005 turbulent flat plate parallel to the flow (10^{6}" style="vertical-align:-0.338ex;display:inline-block;margin-left:-0.387ex;width:9.965ex;height:2.676ex;" />)
0.001 laminar flat plate parallel to the flow (
)


關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解fluent結(jié)果圖片4

4、Fluent中的關(guān)于CD,CL的各種坑





1、cd的值一般在0.01-1之間,但不是說不能大于1,根據(jù)上表,可以看到還有大于2的,但是極少

2、認(rèn)為cd是不變,實(shí)際上隨著速度的改變,cd值會(huì)變化,比如球體,會(huì)在0.1-0.5(對(duì)應(yīng)re=1e6,1e5)之間變化。

3、核心大坑:在monitor中輸出的CD的值,其實(shí)并不是Drag Coefficient,Lift Coefficient,而是Force,真正的Cd,Cl要自己通過公式進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)于Cd就是計(jì)算投影面積,速度,密度,阻力,套入1的公式,計(jì)算的結(jié)果才是Cd的值。你可以參考下圖的log數(shù)據(jù),阻力與計(jì)算的Force完全一樣。

關(guān)于Fluent的升力系數(shù)CL和阻力系數(shù)CD的正確理解fluent分析案例圖片3



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