动波壁圆柱流场的数值模拟与减阻机理

利用计算流体力学软件Fluent开展动波壁圆柱绕流的数值计算,建立二维运动波浪壁圆柱模型。在来流速度u=0.005 m/s、雷诺数Re=500的情况下,开展动波壁波动速度c=0,0.005,0.01,0.015,0.02,0.025,0.03,0.04 m/s等8个工况的计算分析,并比较不同波动速度对流场结构、升力、阻力特性的影响。结果表明:动波壁圆柱能有效抑制流动的分离,消除交替脱落的尾涡,减阻效果突出;随着波动速度的增大,平均阻力系数呈明显下降趋势;当波速超过0.025 m/s时,阻力变为负值,即波动圆柱产生一定的推力。

动波浪壁圆柱绕流三维数值模拟

利用计算流体力学软件 Fluent 开展了三维动波浪壁圆柱绕流的数值模拟，建立了三维运动波浪壁圆柱模型，通过 C语言自编程序实现波浪壁面的运动控制，并保证壁面变形时网格的高质量。在来流速度 u ＝0.125 m/ s、雷诺数 Re ＝12500的情况下，开展了动波浪壁波动速度 w＝0、0.0625、0.125、0.1875 m/ s 四个工况的计算分析，并比较了不同波动速度对流场结构、升力、阻力特性的影响。结果表明：动波浪壁圆柱能有效抑制流动的分离，消除交替脱落的尾涡，从而消除周期振荡的升力；在消除卡门涡街的同时，圆柱后驻点处的涡量值随波动速度增加而增加，其原因在于波形移动加大了壁面流体的速度，从而减小了圆柱前后的压力差，减小了阻力；随着波动速度的增大，平均阻力系数呈明显下降趋势，当波动速度为来流速度的1.5倍时，平均阻力系数相对于光滑圆柱下降了53.76％。