基于格子Boltzmann方法的鈍體繞流數(shù)值模擬研究.pdf

1、在工程實(shí)踐中，許多問(wèn)題都與鈍體的非定常流動(dòng)現(xiàn)象有著密切的關(guān)系。特別對(duì)于復(fù)雜流場(chǎng)內(nèi)，如槽道內(nèi)的鈍體繞流，靠近固體壁面處的鈍體繞流，以及鈍體柱群繞流現(xiàn)象的研究等，都備受?chē)?guó)內(nèi)外科研工作者的注目。本文采用近二十年發(fā)展起來(lái)的格子Boltzmann方法（LBM），對(duì)低雷諾數(shù)情況下，復(fù)雜流場(chǎng)內(nèi)的鈍體繞流問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究。
　　本文首先數(shù)值模擬了雷諾數(shù)分別為Re=100和200情況下，單個(gè)方柱在無(wú)邊壁限制的自由流場(chǎng)內(nèi)的繞流問(wèn)題，并將所得

2、到的計(jì)算結(jié)果，包括阻力系數(shù)、升力系數(shù)以及渦脫落頻率（Strouhal數(shù)）與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果和其他數(shù)值方法模擬所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，從而驗(yàn)證格子Boltzmann方法在解決該類(lèi)問(wèn)題的適用性，同時(shí)也為后續(xù)復(fù)雜流場(chǎng)內(nèi)的鈍體繞流問(wèn)題的數(shù)值模擬提供一個(gè)可信的依據(jù)。
　　其次，針對(duì)二維平板間低雷諾數(shù)（Re=100）方柱繞流問(wèn)題，分析了在三種不同阻塞比下，平板邊壁對(duì)方柱的升、阻力系數(shù)、渦脫落頻率和尾渦流場(chǎng)的影響。結(jié)果表明隨著阻塞比的增加，阻力系數(shù)

3、和渦脫落頻率均增大，而升力系數(shù)卻隨之減小。計(jì)算所的數(shù)據(jù)與相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較后給出了相一致的結(jié)果。接下來(lái)，對(duì)自由流場(chǎng)內(nèi)以及平板間的串列雙方柱繞流問(wèn)題（Re=100）進(jìn)行了數(shù)值模擬。著重研究了雙方柱的間隙比以及平板間的阻塞比對(duì)上、下游方柱繞流流動(dòng)特性的影響。結(jié)果顯示存在著一個(gè)臨界間隙比，當(dāng)間隙比大于此值時(shí)，自由流場(chǎng)內(nèi)的上游方柱開(kāi)始出現(xiàn)漩渦脫落。而對(duì)于平板間的雙方柱，當(dāng)間隙比小于此值時(shí)，并沒(méi)有出現(xiàn)漩渦脫落現(xiàn)象；當(dāng)間隙比大于此值時(shí)，上游和下游方柱