圓柱繞流的一種主動控制模式.pdf

1、鈍體的繞流問題,一直是關(guān)注的焦點(diǎn),了解和控制尾流特性,其對科學(xué)研究及工程應(yīng)用有著重要的意義。鈍體繞流的特性,涉及到邊界層、流動分離、自由剪切層、尾跡流和漩渦相互作用,其中圓柱繞流是鈍頭體繞流的一種典型問題。對圓柱繞流主要關(guān)注于其流動阻力及尾流震蕩情況,本文采用一種主動控制策略,即在主圓柱右后方設(shè)定兩個(gè)對稱的可旋轉(zhuǎn)的附屬小圓柱,來實(shí)現(xiàn)降低繞流圓柱的流動阻力及減弱尾流震蕩,并對自此控制策略下的傳熱效果進(jìn)行了相關(guān)分析研究。
　　本文運(yùn)用

2、CFD進(jìn)行了相關(guān)數(shù)值模擬,對采用的主動控制策略下的二維非穩(wěn)態(tài)圓柱繞流尾流流動特性進(jìn)行了分析研究;考察了在Re=200時(shí),附屬小圓柱旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)α對主圓柱尾流流動特性的影響。通過自定義函數(shù)對附屬圓柱實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)控制,且采用了動網(wǎng)格技術(shù)。
　　數(shù)值結(jié)果表明:當(dāng)上部附屬圓柱順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、下部附屬圓柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),可以抑制渦脫落并降低流動阻力;而當(dāng)上部附屬圓柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、下部附屬圓柱順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),作用在主圓柱上的阻力呈現(xiàn)增加趨勢,且尾

3、流渦量同樣增大。針對上部附屬圓柱順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、下部附屬圓柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況,進(jìn)一步的研究分析了在隨附屬圓柱旋轉(zhuǎn)參數(shù)α的增大,主圓柱表面的壓差阻力和摩擦阻力變化趨勢及各自所占比例的變化情況;且在此情況下,當(dāng)α=2.0時(shí)即可實(shí)現(xiàn)對主圓柱體尾流區(qū)渦脫落的抑制效果,同時(shí)阻力和升力得到較大幅度降低;圓柱繞流的尾流流動特性被完全改變,有效控制了尾流區(qū)的不穩(wěn)定性。
　　另外,附屬圓柱的不同旋轉(zhuǎn)方向?qū)鳠嵝Ч挠绊?也是完全不同的;當(dāng)上部附屬圓柱逆