高雷诺数下圆柱绕流的三维数值模拟

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本文采用S-A基的DES湍流模型对不同雷诺数下单圆柱绕流流场和高雷诺数下并列双圆柱绕流流场进行了三维数值模拟,主要分析了圆柱绕流的流场形态,升阻力系数,漩涡脱落频率等特性。具体内容包括以下两个部分:首先,研究了Re=105~106条件下单圆柱绕流的流场形态,给出了升阻力系数及频谱、涡量图、流线图等,并与前人的实验和其他方法计算的结果进行了对比,结果显示与实验数据一致,并优于其他一些模拟方法的结果,文中仿真出了高雷诺数下的阻力危机现象,得出临界雷诺数为2×105,且在5×105时又有所回升,且流场表现出了明显的三维特性。然后,模拟了Re=104不间距比下并列双圆柱的湍流流场,取间距比T/D=1.1,1.5,2.0,3.0和4.0。数值模拟分析了流场形态,升阻力系数及升力频谱,结果显示,流场形态与间距比有关,分析了不同的间距比下的紊流形态及柱体受力情况,它们也显示了明显的三维特性,在柱后出现了沿柱长方向的流动,且在过圆柱中线与来流平行面上形成涡。本文模拟研究了单双圆柱绕流的特性,同时这也验证了DES方法在高雷诺数柱群数值模拟方面的准确性。
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