阻流比和長徑比對低雷諾數(shù)圓柱繞流尾跡演化的影響研究.pdf

1、在一定條件下，流體繞流非流線型物體時(shí)會產(chǎn)生旋渦脫落，旋渦脫落是復(fù)雜的非線性流動(dòng)，部分流動(dòng)機(jī)理尚未被完全認(rèn)識清楚，此外旋渦脫落導(dǎo)致鈍體受到周期性變化力的作用，可能引起鈍體振動(dòng)，對工業(yè)設(shè)備造成不良后果，因此對鈍體繞流的研究既具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值又對提高工業(yè)設(shè)備的穩(wěn)定性具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以平行壁面間二維圓柱繞流和矩形管道內(nèi)三維圓柱繞流為研究對象，通過數(shù)值模擬的方法，研究了二維情況下阻流比對圓柱繞流尾跡轉(zhuǎn)捩與演化、雙子渦渦長和分離角

2、、圓柱表面受力分布以及旋渦脫落特征參數(shù)的影響;對矩形管道內(nèi)的三維圓柱繞流主要研究了長徑比和阻流比對尾跡演化、旋渦脫落特征參數(shù)和分離角以及圓柱表面受力的影響。本文完成的主要研究工作和取得的成果如下:
　　(1)建立能夠模擬圓柱繞流的數(shù)值模型。根據(jù)圓柱繞流尾跡特性采用多塊O型網(wǎng)格，動(dòng)量方程采用QUICK離散格式，壓力項(xiàng)離散格式采用Standard離散格式，壓力速度耦合算法采用SIMPLEC算法，對圓柱繞流進(jìn)行了模擬，計(jì)算結(jié)果與前人研究

3、結(jié)果吻合較好。
　　(2)對阻流比β在0.025-0.588范圍內(nèi)平行壁面間的圓柱繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明:阻流比β在0.025-0.588范圍內(nèi)，尾跡轉(zhuǎn)捩的臨界雷諾數(shù)隨阻流比增大;雙子渦渦長隨阻流比減小;斯特勞哈爾數(shù)St隨阻流比增大，當(dāng)阻流比達(dá)到0.5時(shí)斯特勞哈爾數(shù)St達(dá)到最大值，后又隨阻流比減小;平均阻力系數(shù)CDavg隨阻流比增大;升力系數(shù)均方根值CLrms先隨阻流比增加，阻流比達(dá)到0.2時(shí)其達(dá)到最大值，阻流比在0.2-0

4、.5范圍時(shí)，隨阻流比減小，阻流比超過0.5后，又隨阻流比增加。
　　(3)對長徑比γ在10-35和阻流比β在0.025-0.1范圍內(nèi)矩形管道內(nèi)的圓柱繞流進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明:當(dāng)阻流比β=0.1時(shí)，長徑比γ在10-35范圍內(nèi)斯特勞哈爾數(shù)St先隨長徑比減小，當(dāng)長徑比到達(dá)20時(shí)，斯特勞哈爾數(shù)St也達(dá)到最小，后又隨長徑比增加;阻力系數(shù)均值CDavg隨長徑比減小;升力系數(shù)均方根值CLrms先隨長徑比減小，當(dāng)長徑比到達(dá)20時(shí)，其達(dá)到一最小值，