并列旋转双圆柱流动特性的数值模拟

该文基于k-ε湍流模型,采用Galerkin有限元法对并列旋转双圆柱的绕流特性进行了数值模拟,计算的雷诺数为1550。为了考查两圆柱旋转和间距的相互作用,文中采用三种间距比分别是T/D=1.2,1.6和3.0(T为两圆柱中心之间的距离,D为圆柱直径)和一系列不同的旋转速度比(|α|≤2)。计算显示,当|α|=0,即圆柱不转动时,对应三种间距有三种典型的流型,单钝体流型对应小间距、偏流对应中等间距和对称流对应大间距;当|α|达到临界值时,涡脱落得到了有效的抑制,流动趋于稳定,升力系数和阻力系数的脉动值趋于零;平均升力系数和阻力系数随着|α|的增大分别增大和减小。

转速对并列旋转双圆柱尾流的影响研究

目的:研究圆柱转速对并列旋转双圆柱尾流的影响。方法:利用PIV技术和热线风速仪对雷诺数Re为950、间距比T/D为1.6的并列旋转双圆柱绕流场进行了实验研究。结果:间距比T/D=1.6时,第一类旋转是对尾迹漩涡消减效果最优的旋转方向,此时相对速度|α|(圆柱壁上的线速度与自由流速度的比值)的提高能迅速消减尾迹中的涡量和湍流强度,使时均速度场更趋均匀,且最优转速|α|≈2.18。第二类旋转方向反而扩大了漩涡的分布范围,|α|的增加能一定程度消减尾迹的漩涡结构和湍流强度。对第三类旋转而言,|α|的增大只能使尾迹中主要的时均速度降、大湍流度(≥20%)以及漩涡的分布区域一起向下偏移,但不能消减尾迹的漩涡和湍流强度。结论:转速对并列旋转双圆柱尾流存在影响,可作为相关研究人员的参考。

串列双旋转圆柱群绕流特性及互扰效应研究

本文基于Fluent计算软件,对Re=200条件下,串列双旋转圆柱三维绕流问题进行数值模拟研究。探究不同间距比(L/D=1.5-5.0)和旋转速率(α=0.0-4.0)对旋转圆柱流体力系数、表面压力系数、流场特性以及涡脱落的影响。研究表明:流向涡主要由下游圆柱产生,当旋转速率较小(α<2)时为大涡结构,当α≥2时则转变为混合交错排列的小尺度结构;展向涡则主要由上游圆柱产生将下游圆柱包裹在内;圆柱旋转会导致尾流呈现不对称模态,尾涡向下侧发生偏移,随着转速的增加,圆柱表面以负压为主,吸力会增大从而抑制尾流的产生;随着α增大,上、下游圆柱阻力系数平均值变化规律相反,而升力系数均方根值变化规律相同;旋转速率对上游圆柱的阻力系数成分的影响较大,导致阻力系数平均值发生异号;仅在小间距比工况下下游圆柱阻力系数平均值会发生异号;当旋转速率较大时,上、下游圆柱的斯托罗哈尔数均会趋于0,随L/D增大其变化速度会加快。

旋转方式对并列双圆柱绕流特性的影响

基于层流模型,使用有限体积法对并列旋转双圆柱绕流进行数值模拟计算。首先计算雷诺数为100时静止单圆柱绕流与旋转单圆柱绕流的流动性能,并与参考文献结果进行比较,验证计算的可靠性;然后,分析了两圆柱在中心间距比为3.0时圆柱不同旋转方式与旋转速度比对双圆柱绕流流动性能的影响。结果表明:逆流向旋转比顺流向旋转的临界转速更小,对涡旋脱落的抑制效果更好;两种旋转方式下时均升力系数绝对值均随旋转速度比的增大而增大;逆流向旋转下时均阻力系数随旋转速度比的增大而减小,顺流向旋转下时均阻力系数随旋转速度比的增大先增大后减小。