物面扰流降低圆柱绕流阻力的研究

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该文研究用二维扰流元件安装在圆柱表面上以降低亚临界绕流工况下圆柱绕流阻力的方法及其作用机制.降低亚临界绕流工况下的圆柱绕流阻力具有广泛的工程应用前景和重要的理论研究价值.采用物面扰流技术在亚临界绕流工况下降低圆柱绕流阻力的研究曾在该世纪的三十年代和八十年代两度引起许多研究人员的关注.两次研究热潮之后,人们将圆柱物面扰流减阻的方法及其作用机制归结为"物面扰流-触发柱面边界层流态由层流向紊流转捩-紊流边界层将流动分离点后移至最大迎流截面之后-流动尾涡区变窄,绕流阻力降低"的所谓"转捩-减阻"理论.愦憾的是,较长时间以来,这一理论几乎没有在工程上得到有效应用的例证.该文首先用实验方法细致地研究了光滑圆柱在亚临界工况下的绕流特性.发现,在亚临界绕流工况下,圆柱的绕流阻力系数及柱面上的流动分离点几乎不随雷诺数变化;而柱面上的压强最低点位置随雷诺数增加有向前驻点方向移动的趋势.对圆柱面上附着微小后向台阶的绕流场进一步进行了数值实验研究.最后,对有效再附区内形成的再附流动用边界层理论进行了初步探索.
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