基于渦方法的渦運(yùn)動研究.pdf

1、渦方法作為一種拉格朗日方法,其高精度、便于處理復(fù)雜邊界條件、能夠直接模擬Navier-Stokes方程等特性使渦方法具有其他計算流體力學(xué)方法無可比擬的優(yōu)勢,常用于模擬非定常流場和復(fù)雜流場,目前應(yīng)用較多的渦方法為粒子強(qiáng)度交換法。然而渦方法主要用于不可壓縮流動的數(shù)值模擬,長期以來渦方法研究者對其向可壓流動領(lǐng)域的拓展付出了不懈的努力,但鮮有令人信服的成果。近年來有學(xué)者提出了一種改進(jìn)后的渦方法即脹量渦方法,用于可壓縮流動的數(shù)值模擬,但改方法尚不

2、完善,仍有待發(fā)展。
　　 本文基于粒子強(qiáng)度交換法,對工程中常見的串列雙圓柱繞流進(jìn)行了模擬；并使用脹量渦方法對可壓縮流場中的旋渦合并進(jìn)行了模擬,對可壓縮流場中的旋渦合并進(jìn)行了探討。主要研究內(nèi)容為：⑴使用粒子強(qiáng)度交換方法對Re=200和Re=300兩種情況下串列雙圓柱繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了不同圓柱間距下流場的變化規(guī)律,結(jié)果顯示：對于串列雙圓柱繞流其圓柱間距存在一臨界值,在臨界值附近流場形態(tài)及兩圓柱各動力學(xué)參數(shù)均會發(fā)生突變；該臨界

3、間距隨著流場雷諾數(shù)的增大而減小,所得結(jié)論與實(shí)驗(yàn)的觀測結(jié)果相符。所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人計算結(jié)果相符；⑵使用脹量渦方法分別對兩個及三個旋渦的合并過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了合并過程中各個物理場結(jié)構(gòu)的演變。結(jié)果表明：對于兩個半徑相同的旋渦,不同的馬赫數(shù)對于合并過程并無較大影響；對于環(huán)量相同但馬赫數(shù)不同的兩個旋渦,當(dāng)馬赫數(shù)相差較大時,馬赫數(shù)較小的旋渦在合并的過程中會被馬赫數(shù)較大的旋渦吸收；對于馬赫數(shù)相同的三個旋渦,初始排列方式不同,其合并過程亦