關于Fluent的升力系數CL和阻力系數CD的正確理解

2017-05-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

關于Fluent的升力系數CL和阻力系數CD的正確理解,一般初學的同學都很容易搞錯,因為在Fluent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:

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?這點比較奇怪,原因是:飛機的升力系數是計算機翼的表面積,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(對應于雷諾系數Re增大),Cd呈現降低趨勢。

2、不同形狀的阻力系數的基本認識

3、試驗數據:

不同物體的升力系數(試驗數據)

Cd系數	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 (${\displaystyle \!\ Re=\!\ 10^{6}}$), Volkswagen Beetle[22][23]
0.47	smooth sphere (${\displaystyle \!\ Re=10^{5}}$)
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 (${\displaystyle \!\ Re=10^{6}}$)
0.076	Milan SL (one of the fastest practical velomobiles) [13]
0.075	Pac-car
0.005	turbulent flat plate parallel to the flow (${\displaystyle \!\ Re>10^{6}}$10^{6}" style="vertical-align:-0.338ex;display:inline-block;margin-left:-0.387ex;width:9.965ex;height:2.676ex;" />)
0.001	laminar flat plate parallel to the flow (${\displaystyle \!\ Re<10^{6}}$ )

4、Fluent中的關于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,根據上表,可以看到還有大于2的,但是極少

2、認為cd是不變,實際上隨著速度的改變,cd值會變化,比如球體,會在0.1-0.5(對應re=1e6,1e5)之間變化。

3、核心大坑:在monitor中輸出的CD的值,其實并不是Drag Coefficient,Lift Coefficient,而是Force,真正的Cd,Cl要自己通過公式進行計算。

對于Cd就是計算投影面積,速度,密度,阻力,套入1的公式,計算的結果才是Cd的值。你可以參考下圖的log數據,阻力與計算的Force完全一樣。

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