圆柱绕流实验

实验项目：圆柱绕流虚拟仿真实验

课程名称：流体力学

实验类型：专业基础训练型实验

实验方式：仿真分析

 圆柱绕流是流体力学基础、经典实验之一，但是圆柱绕流的概念抽象、理论性强，涉及到复杂的边界层分离问题，学生对绕流运动缺乏感性认识，现有的实体实验方式，如墨汁示踪、氢气泡示踪、压强分布法等，均难以获得满意的实验效果，因此，虚拟仿真是获得满意的圆柱绕流实验效果的最好途径。

采用三维软件建模的形式虚拟出圆柱绕流实验装置，在虚拟的实验场景中开展该实验，提供直观地界面与实验现象，通过鼠标和键盘等外接设备完成交互，调节圆柱绕流装置流体流量后，系统自动生成数据云图，给予学生直观地认识。虚拟仿真实验过程如下：

（1）将软件左侧操作栏中的实验装置，拖入实验平台，构建实验装置（图1）；

（2）开启上水流量阀，循环水进入顶部水箱（图2）；

（3）待水箱充满水后，开启管道流量调节阀，在绕流平台上形成绕流水流（图3）；

（4）点击“计算”，开始计算绕流实验流态图（图4）；

（5）点击“计算完成”，在屏幕上输出绕流的压力云图、速度云图、涡量云图。

图1 构建装置、打开循环系统开关           图2 开启流量阀上水

图3 调节流量阀控制流量               图4 装置运行与计算

图5 计算完成，输出压力云图、速度云图、涡量云图