虚拟边界法研究正交双圆柱及串列双圆球绕流

把Goldstein等人提出的虚拟边界法推广到三维情况,研究了Re=150时不同间距下正交双圆柱绕流,和Re=250时不同间距下串列双圆球绕流流场.对于正交双圆柱绕流,当间距比大于3,下游圆柱对上游圆柱尾流的影响只限定在下游圆柱的尾流所扫过的范围之内;当间距比小于等于3,下游圆柱对上游圆柱尾流的影响扩大,下游圆柱尾流扫过区上下出现两排三维流向二次涡结构.对于串列圆球绕流,研究发现,在小间距比(L/D≈1.5)的情况下,由于上下游圆球尾流区的相互抑制消除了压力不稳定性,整个流场呈现稳态轴对称特征;间距比为2.0时,周向压力梯度诱发出流体的周向输运,流场呈现稳态非对称性,但流场中存在特定的对称面;间距比增大到2.5后,绕流场开始周期振荡,原有的对称面依旧存在;在间距比3.5时下游圆球下表面的涡结构强度有所减弱,导致占优频率发生交替;间距比增至7.0时,整个流场恢复稳态特征,两圆球尾部同时出现双线涡,这时流场对称面的位置发生了变动.

串列双圆球的流场转捩研究

本文对虚拟边界法加以改善并推广到三维多连通区域的数值模拟上去，研究了不同雷诺数下串列双圆球的流场转捩现象．结果显示小间距比串列双圆球绕流场的第一分叉点位于雷诺数150～175，第二分叉点位于雷诺数225～250．大间距比绕流场的第一分叉点位于雷诺数170～200．转捩点的位置与单圆球绕流相比有不同程度的提前．给出了切面内流态沿流向的发展变化，捕捉到极限环现象，发现下游尾流场的涡结构分别脱落自下游圆球的上表面和下表面，两个来源处的涡脱频率为倍频的关系，随着雷诺数的增加存在频率竞争和占优频率交替的现象．