SOLIDWORKS Flow Simulation现象描述

文章来源：SOLIDWORKS代理商-卓盛信息

在学校时间里，我们每个人几乎在玩任何我们使用球的运动时，都能听到命令“弯曲球”，“用手腕”或“别用鞋尖踢”。旋转得当，飞机就可以飞到我们想要的地方，并在飞行过程中转弯 改变轨迹与我们将球“弯曲”多少有关。SOLIDWORKS代理商由于物体在速度场中旋转而产生的力现象称为马格努斯效应。今天，我们将在SOLIDWORKS Flow Simulation的帮助下介绍该主题。

现象描述

提及体育并非偶然，因为给定现象是艾萨克·牛顿爵士在网球比赛中第一次注意到的，他能够正确地确定球的转动取决于旋转速度。SOLIDWORKS价格但是，由Heinrich Gustav Magnus创建了对该现象和模型的完整描述，但是，这种现象本身的来源在很长一段时间内仍然未知。让我们仔细看看这个现象。

图片 1.流动模式以及绕圆柱体以600 rpm旋转的速度场。

这种影响与边界层和流体粘度有关。购买SOLIDWORKS经常听到牛顿流体在壁上的速度为零，但我们应该正确地说流体相对于壁的速度为零。

结果，苏州卓盛信息（400-696-5950）在旋转的圆柱体上形成了两个区域，这是一个速度增加的区域，其中自由流动的速度通过该区域而增加，在该区域中，由圆柱体旋转导致的流体运动被导向自由方向。流动，以及现象处于相反状态的区域。SOLIDWORKS官网我们可以在图1中观察到它，在圆柱体周围看到两个区域，一个区域具有较高的速度值，另一个区域具有零。速度场的影响就是压力场，如图2所示。

图片 2具有速度向量的相对压力场。

这些区域导致一侧承受负压，而另一侧承受负压。正版SOLIDWORKS压力差会产生使飞行路径偏转的力。

使用以这种方式描述的现象，创建了一个数学模型：

F / L =ρvG

哪里：

F / L –气缸每单位长度的力[N / m]

ρ–流体密度[kg / m3]

v –流速[m / s]

G –旋转气缸产生的旋转力，可以用下面的等式[m2 / s]描述：

 

G =2πR 2 ω

哪里：

r –圆柱半径[m]

ω–  转速[弧度/秒]

但是，该模型并未涵盖参与该过程的所有现象，因此实验结果和仿真结果表明该模型存在偏差。SOLIDWORKS 2020研究转速对现象的影响马格努斯效应除了产生额外的强度外，还改变了物体周围的流动。

图片 3.测试图以及壁旋转条件，假定+ X方向的自由流速为2 m / s。

为了显示物体周围的流量如何变化以及如何影响物体，建立了一个参数研究，其中转速是一个可变参数。SOLIDWORKS解决方案该测试方案可在图3中找到。苏州卓盛信息（400-696-5950）测试的转速设置为0至600 RPM。

对于给定的雷诺数，物体周围的自由流动会导致形成所谓的冯·卡曼涡流，结果我们会在Y方向上产生力波动，这对于飞行中的物体会引起位置波动，因此物体会振动不自然。物体周围的转速会改变物体后面的流动方向，从而将这些波动降至最低。我们可以在图4中看到这一点，其中显示了20秒后以100 RPM的步进从0 RPM到600 RPM的转速速度场。

0 RPM

100转/分

200转/分

300转/分

400转/分

500转/分

600转/分

图片 4.在此，显示流场20秒钟后，以100 RPM为步长，从0 RPM到600 RPM的转速取决于物体的转速场。SOLIDWORKS代理商我们可以看到，随着速度的增加，冯·卡曼涡流消失，这将导致物体在飞行中的力波动较小，从而获得更大的稳定性，如图1的力对时间图所示。

图1.不同转速下Y轴上的力随时间变化的图。

不难看出，力随着速度的增加而增加。SOLIDWORKS价格另外，减小了物体本身上的力波动。这是由于速度场可变性随着时间的推移而消失的缘故，相对于没有速度的流动，高速度值的流动相对稳定，

由于波动，我们需要使用力的平均值进行进一步分析，以免错误地比较可以从正峰或负峰读取的力。

研究流速对所描述现象的影响

借助所提供的分析，我们能够确定如何根据转速生成Y方向上的力，然后让我们根据自由流动速度来检查生成的力。苏州卓盛信息（400-696-5950）为此，建立了相同的参数测试，以2 m / s的增量将流速从2m / s更改为10m / s。参考示例是墙壁上的转速为200 RPM的示例。以不消除物体后面的湍流影响的方式。购买SOLIDWORKS由于产生的循环，其随着速度增加而增加，导致其难以辨认。因此，将仅显示图2中速度值产生的马格努斯力的一部分。

图2.不同流速下Y方向上的力与时间的关系图。

我们在这里可以看到，产生的马格努斯力只是与冯卡曼涡旋相关的周期性重复力的一部分，它们的平均值为0，因此我们需要使用平均值。SOLIDWORKS官网我们还看到，根据速度的不同，功能具有不同的幅度和频率。

测试结果与数学模型的比较

现象描述的最后一个元素是所获得的模拟数据与模型所获得的模拟数据有何不同。根据转速和流速将参数与图3中数学模型的数据进行比较。

蓝色–数学模型，橙色–数值结果

图3.数值分析结果与数学模型的比较。

您会注意到，模型在流速和转速变化方面均存在较大偏差，这是由于以下事实：数学模型中未包含许多方面，即粘力或边界层特性，苏州卓盛信息（400-696-5950）但是，模型本身显示出给定参数[1]的适当更改性质。

摘要

马格努斯效应不仅用于计算物体的轨迹，而且在工程上也有应用，使用此效应最有趣的构造之一就是Flettner转子。正版SOLIDWORKS这是一艘配备有一个或多个大型气瓶的船只，尽管有侧风，这种气瓶仍然可以生存。在图5中可以看到其中之一。也有人尝试使用这种效果来用旋转滚子代替飞机的经典机翼，但是，这种设计不够安全，承重部件本身的特点是暂时缺乏动力。

图片 5. The Buckau，一艘装有弗莱特纳转子的船

一如以往，谢谢阅读，快乐阳光！——江苏SOLIDWORKS代理商（SOLIDWORKS 2020）

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