附加杆对圆柱水动力特性的干扰作用分析     

格日乐  闫亭 《科技通报》2022,(1):8-12

钝体绕流是海洋工程中常见的流动现象。圆柱作为具有代表性钝体结构,可用于探究钝体尾流控制或水动力优化方法的经典力学模型。本文采用高精度数值方法研究了紊流状态下附加小直径杆对圆柱水动力特性的影响特性。模拟中,2个控制杆的直径为d/D=0.04(d为控制杆直径,D为圆柱直径),对称布置在圆柱流动分离产生的分离剪切层内(x/D,y/D)=(0.7D,±0.7D)处。模拟结果显示,相比单一圆柱,在圆柱尾流区增设控制杆后,控制杆所产生的扰动显著改变剪切层的动力特性和尾流的拓扑结构,回流区长度比单个圆柱明显缩短,作用在圆柱的水动力显著提高。通过流场可视化结果,可以观察到近尾流区湍流强度的明显增强效应,显示在紊流条件下附加控制杆对圆柱水动力特性产生的影响不同于层流条件下的结果。  相似文献   

谱单元法在湍流数值模拟中的应用     

刘旭  闫亭  包艳 《科技通报》2020,36(5):13-19

采用高精度谱单元方法(spectral element method,SEM)对Re=3900下圆柱绕流和Re=5300下圆管湍流进行直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS),将结果与大涡模拟结果(large eddy simulation,LES)、基于有限体积法(finite volume method,FVM)的DNS结果以及实验结果进行了对比分析。对圆柱绕流的量化分析结果显示,尾流中心线处流向平均速度的SEM计算结果与实验结果基本吻合,而LES方法则低估了回流区最大速度并高估了离圆柱较远区域流向速度的协方差。另一方面,圆管湍流的对比结果显示,SEM法结果与FVM法结果在一阶统计量上基本吻合,而在二阶统计量上则略有差异,表现为FVM方法结果的流向雷诺正应力预测值偏大,而环向与径向预测值偏小。  相似文献