低雷諾數(shù)下圓柱繞流減阻的數(shù)值模擬研究.pdf

1、研究圓柱繞流的減阻控制對于減小流動誘發(fā)振動、提高結(jié)構(gòu)體抗疲勞強度有著非常重要的作用.數(shù)值模擬能夠克服實驗的不足,高效的給出相關(guān)流場的具體信息.正是因為數(shù)值模擬具有較多的優(yōu)點,所以計算機數(shù)值模擬已逐漸成為流體力學(xué)強有力的研究工具.本文利用計算流體力學(xué)(CFD-Computational Fluid Dynamics)軟件包對圓柱繞流減阻結(jié)構(gòu)體的二維不可壓縮流場進行了數(shù)值模擬并對結(jié)果進行了分析.本課題中,應(yīng)用CFD軟件包FLUENT前置處理

2、軟件GAMBIT建立計算模型并對流場進行網(wǎng)格劃分,然后導(dǎo)入FLUENT中進行流場分析.計算區(qū)域選擇了簡單的長方體.采用有限體積法對連續(xù)流場進行離散,并用SIMPLE方法求解離散的Navier-Stokes方程.本文主要模擬計算了在基于圓柱直徑的雷諾數(shù)R<,e>=200條件下,由圓柱和對稱放置在其附近的附屬桿所組成的圓柱繞流減阻結(jié)構(gòu)體的流場.通過改變附屬桿相對圓柱之間的相對角度位置α、徑向間隙比δ/D、附屬桿和圓柱的直徑比d/D等,研究了

3、流場中流跡特征(等渦量圖,流線圖,壓力圖等)和數(shù)字特征(如時間平均升阻力系數(shù),脈動升阻力系數(shù),斯特勞哈爾數(shù)等)的變化規(guī)律.計算結(jié)果表明:對于該結(jié)構(gòu)體繞流問題,附屬桿相對于圓柱的角度位置α對圓柱時間平均阻力系數(shù)影響最大.當其它條件一定時,α=40°時圓柱所受時間平均阻力最小,且較單圓柱減小了18％,同時斯特勞哈爾數(shù)最大,升力振幅最小,α=40°是此時減阻最優(yōu)位置.在本文所研究的范圍內(nèi),間隙比δ/D和直徑比d/D對減阻的影響不是很大.另外,