【案例分享】3D无限长圆柱绕流（RE=100）

卡门涡街作为流体力学中的经典现象，自冯·卡门（Theodore von Kármán）于1911年提出理论解释以来，在桥梁工程、航空航天、能源设备等领域展现出重要研究价值。该现象表现为流体绕流钝体时周期性脱落的双列反向涡旋结构（图1），其引发的流致振动可能造成结构共振破坏——典型案例包括1940年美国塔科马海峡大桥风毁事故及2020年虎门大桥异常振动事件。

图1 基于midas NFX 三维卡门涡街涡量图（RE=100）

随着计算流体力学（CFD）技术的进步，数值模拟已成为研究卡门涡街形成机制的核心手段。相较于传统二维模拟，三维建模能更真实反映涡街的空间演化特性，但同时也面临网格生成复杂、计算资源需求大等挑战。midas NFX作为集成多物理场仿真平台，凭借其高效的CFD求解器和智能网格划分技术，在复杂三维流场模拟中展现出独特优势：

1. 边界层精确捕捉：支持自动生成多层边界层网格（图2），有效解析近壁面流动特征；

2. 湍流模型适配性：提供k-ε 、SST k-ω等高级湍流模型，兼顾计算精度与效率；

3. 后处理可视化：可实时追踪压力场、涡量场等关键参数，支持涡旋脱落频率的定量分析。

本研究基于midas NFX 2025版本，构建三维圆柱绕流模型，通过雷诺数（Re=100）控制流动状态，系统探究涡街形成过程中的瞬态流场特征。研究重点包括：

• 采用结构化/混合网格策略处理三维计算域的空间离散

  
  

• 通过升力系数监测与涡量等值面可视化揭示涡街演化规律

本研究旨在验证midas NFX在三维涡街模拟中的工程适用性，为桥梁抗风设计、建筑振动抑制等工程问题提供新的仿真解决方案。