近底水平圆柱振荡绕流的三维数值模拟

在 Honji和 Sarpkaya等人的实验研究中发现 ,绕圆柱的振荡流并不是简单的二维流动 ,而是存在复杂的三维流态。本文用有限元方法求解原始变量的 Navier- Stokes方程 ,模拟了Re数为 392、Kc数为 2时正弦振荡流绕平面附近圆柱的流动。分析了三维流场结构的特点 。

尾部喷射对流向振荡柱体尾流旋涡脱落的抑制

强迫振荡柱体绕流旋涡脱落的抑制具有重要工程意义,但比静止柱体尾流的抑制更加困难,目前这方面的研究很少.本文采用尾部喷射方法对流向振荡圆柱尾流旋涡脱落进行抑制实验,雷诺数Re=V∞D/范围为2700–9800,柱体振荡幅值A/D=0.2,柱体振荡频率范围feD/V∞=0–0.36,其中V∞为来流速度,D为柱体直径.沿圆柱母线开一个与圆柱等长、宽度为h/D=0.015的缝隙,用于喷射空气.喷射速度比Vb/V∞范围为0–18,相应的流量比hVb/DV∞范围为0–0.27.风洞中的烟线显示和热线测量结果表明:当喷射速度比Vb/V∞(或hVb/DV∞)介于其下临界值和上临界值之间时,振荡柱体两侧的尾流旋涡脱落被有效抑制.发现在非锁频和锁频两种状态下均能抑制旋涡脱落.在振频feD/V∞和喷射速度比Vb/V∞(或hVb/DV∞)组成的平面坐标系内找出了有效抑制旋涡脱落的区域,研究了有效区域随雷诺数的变化和喷射角对抑制效果的影响,并探讨了旋涡脱落抑制机理.