过渡流下顺排圆柱列流动特性的可视化实验

为研究过渡流下顺排圆柱列的流动规律,搭建了开式循环水槽。利用粒子图像测速(PIV)技术,在确定纵向间距(PT)及雷诺数(Re)的情况下,改变横向间距(Ps),从而对顺排圆柱列的瞬时场及时均流场进行可视化实验研究。实验结果表明在Re=150,PT=2.5D,Ps=2D^6D的工况下,上游圆柱与下游圆柱间距直接影响圆柱列流场换热效果。当Ps在2D^3D之间,上游圆柱与下游圆柱之间流场为回流死区,该区间换热效果差;Ps由3D增加至4D时,上游圆柱与下游圆柱之间流场由稳态变为非稳态;Ps由4D增加至6D时,上游圆柱与下游圆柱之间流场区域的洗刷效应减弱,且Ps=4D时,该区域的周期性更加明显。

谱单元法及其在多圆柱绕流分析中的应用

系统阐明谱单元方法,基于谱单元方法对低雷诺数Re=200时不同间距下的顺排两圆柱和Re=150正方形排列的四圆柱绕流及其阻力系数、升力系数等进行数值模拟。研究比较不同间距比L/D(两圆柱圆心距离与圆柱直径之比)对两圆柱和四圆柱绕流的影响,计算分析了涡量图分布、平均阻力系数和斯托罗哈数随间距比的变化。研究表明,间距比对顺排两圆柱和正方形四圆柱绕流影响显著;顺排两圆柱绕流存在临界间距比,在Re=200时临界间距比约为3.6。正方形排列四圆柱存在三种流态。当流场从一种流动形态变成另外一种流动形态时,力学参数发生显著变化,在某些间距比区间内出现骤升或骤降现象。

圆柱管排流体诱导振动及换热特性数值分析

基于Workbench和CFX模拟技术对流体诱导不同间距(L=1.5 d、3.5 d、4.5 d和5 d)顺排和叉排圆柱振动及换热特性进行了数值分析。研究结果表明:流体诱导顺排圆柱振动,其圆柱间距存在一个临界值L=3.5 d,当间距小于3.5 d,随着间距的减小,下游圆柱振动的幅值和频率减小;当间距大于3.5 d,下游圆柱的振动频率不再随着间距的增大而变化;下游圆柱处于上游圆柱的尾流涡尾部时,振动幅值较小,但圆柱侧面平均换热效果较佳。同工况同间距下,流体诱导顺排圆柱下游圆柱的振动幅值和频率大于叉排圆柱下游圆柱的振动幅值。当L>3.5 d时,流体诱导顺排圆柱下游圆柱的换热效果优于叉排圆柱下游圆柱的换热效果。