椭圆柱绕流及气动干扰效应数值模拟研究

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椭圆柱体结构群在于实际工程领域中应用十分广泛,同时,结构的强度、稳定性和安全性易受流体荷载作用的影响。本文计划基于Fluent平台,采用大涡数值模拟方法,计算低雷诺数下椭圆柱结构的流动问题,分析了单椭圆柱升阻力系数和斯托罗哈数随椭圆柱入流攻角、长短轴比值的变化规律,同时对串列椭圆柱的互扰效应随间距的变化规律进行了分析。可为椭圆柱绕流的研究工作提供参考依据。本文主要研究成果如下:(1)回顾了钝体绕流的研究现状以及椭圆柱绕流的研究近况,分析了椭圆柱体的主要风致振动类型,并提出了本文的研究思路。(2)介绍了数值模拟的三大控制方程,数值模拟常用的湍流模型以及本文所使用的数值方法。(3)分析了二维单椭圆柱体的绕流特性,并将数值模拟结果与相关文献进行对比,验证了本文数值模拟中网格划分以及参数设置的合理性。(4)通过改变椭圆柱的入流攻角以及长短轴比,确定椭圆柱阻力系数最大时的不利风向角,选取该状态为双椭圆柱绕流的特征参数。(5)针对串列双椭圆柱进行数值模拟分析,发现串列双椭圆柱亦存在不同于圆柱的明显的临界间距,且在临界间距左右上下游柱体的升阻力系数将出现跃升。最后逐渐趋近于单椭圆柱的绕流特性。
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