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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 156 毫秒
1.
为了研究局部凸起对边界层转捩的影响,采用转捩SST模型分别对亚临界、临界和超临界状态下带突起的圆柱绕流问题进行了数值模拟,分析了不同Reynolds数下带突起的圆柱绕流问题的近壁面流动特征以及表面时均压力与摩擦力系数的分布和凸起对圆柱表面流动分离以及转捩的影响,对比了有无凸起两侧圆柱表面时均压力、摩擦力系数的不同. 结果表明:当来流Reynolds数处于临界区时,气流在圆柱上表面凸起处形成了3个反向旋转的漩涡,之后随着θ的增大,发生了流动分离和流动转捩现象;对于不同Reynolds数下的来流,圆柱上表面的凸起可以使气流发生转捩的位置提前;圆柱上表面的凸起使流速增大、压强降低,从而导致圆柱产生升力,随着来流Reynolds数的增大,其升力逐渐变大.   相似文献   

2.
张巧玲  景何仿 《计算物理》2022,39(4):427-439
采用多松弛时间格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)的D3Q15模型分别对长方体腔、圆柱腔、半圆柱腔、旋转双曲面腔、旋转椭球面腔、半球腔以及两种组合腔体的三维顶盖驱动腔流进行数值模拟, 比较分析各腔体内流线分布、流速等值线分布和涡心的发展, 对于典型腔体模拟不同雷诺数下的流动情况。结果表明: 在同一雷诺数下, 曲面边界不仅能消除从边界产生的次涡, 还会导致腔内主涡的分离, 增大中心纵剖面纵向回流速度; “上长方体+下半圆柱”腔内流函数分布与边界贴合度最高。当雷诺数不断增大时, 半圆柱腔内主涡逐渐分离成两个同向涡, “上圆柱+下半球”腔内始终保持着圆柱腔与半球腔内的基本流动特征; 而长方体腔内主涡涡心保持在同一高度, 次涡逐渐增强, “上长方体+下半圆柱”腔内流动愈加规则, 主涡逐渐下沉, 流速等值线分布逐渐趋于中心小、四周大。  相似文献   

3.
王小虎  易仕和  付佳  陆小革  何霖 《物理学报》2015,64(5):54706-054706
高超声速后台阶流动是大气层内高速飞行器发动机设计、表面热防护以及高超声速拦截器红外成像窗口气动光学效应校正等诸多先进高超声速技术研发过程中所涉及的一类基础流动问题. 研究高超声速后台阶流动特性对有效提升飞行器综合性能, 进一步掌握高超声速流动机理具有重大基础 意义. 本文以二维高超声速后台阶流动为研究对象, 在KD-01高超声速激波风洞中测量了二维后台阶模型表面传热系数和表面静压, 并将实测台阶下游表面传热系数分布同采用高超声速边界层理论所得估计值进行了比较. 为进一步验证实验结果, 使用NPLS技术测量了其中一种实验状态下台阶周围流动结构. 研究发现, 对于二维高超声速后台阶流动, 台阶下游表面传热分布受台阶处边界层外缘流动特性的直接影响; 在台阶下游分离区和再附区内, 气体黏性占主导作用; 在台阶下游远场区域, 边界层流动特性趋同于平板边界层; 下游边界层基本结构取决于台阶处边界层相对厚度. 对高超声速后台阶流动, 若使用数值模拟方法研究气动热问题, 应当使用湍流模型.  相似文献   

4.
高超声速流动中, 大攻角下圆锥背风面边界层会存在流动分离与再附、边界层转捩等多种流动现象, 进而对圆锥表面温度分布产生显著的影响。为了对这一复杂流动规律及其对表面温升分布的影响进行讨论, 研究基于温敏漆技术, 得到了在Mach数为6的低湍流度来流条件下, 攻角为10°的圆锥背风面温升分布结果。通过对不同位置、不同方位角处温升分布曲线的分析, 对大攻角下圆锥背风面边界层流动发展过程及不同发展阶段的流动特征进行了讨论。同时, 通过对来流总压的调节, 得到了不同Reynolds数下的圆锥背风面温升分布结果, 总结了Reynolds数对流动的影响规律。研究发现, 高超声速大攻角圆锥背风面边界层流动发展过程中会依次出现层流分离、定常横流涡影响、转捩以及湍流分离与再附等流动特征, 而在不同的Reynolds数下, 各个流动特征产生影响的范围不同, 随着Reynolds数的降低, 层流范围和定常横流涡影响范围均有所增加, 而从观察到横流影响到转捩开始发生的范围基本相同。   相似文献   

5.
在马赫数3.4的低噪声超声速风洞中,分别采用纹影技术及基于纳米示踪的平面激光散射技术(NPLS),对台阶高度为3 mm的层流后台阶绕流结构进行了流动显示实验,旨在研究后台阶流场再附区的平均流动规律及再附边界层的瞬态流场精细结构,并通过比较不同时刻的NPLS数据,发现后台阶再附边界层涡结构的非定常演化特性;并且与马赫数4.2条件下的纹影结果和前期研究成果进行了比较.结果表明,两种流动显示方法均可以捕捉激波膨胀波的位置,但NPLS技术在揭示流场某一截面内的瞬态精细结构方面更具优势,其时间分辨率可达6 ns,空间分辨率微米量级;该流场条件下的回流剪切层的倾角为-3.1?,再附边界层的平均增长斜率为0.07519;再附边界层中发卡涡脱落的特征时间尺度为大约10μs.相同膨胀比条件下,再附随着马赫数增大而推迟;膨胀比越大,再附越提前,并且流动折转角变大.  相似文献   

6.
一、引言 由无叶扩压器本身产生的分离是与三元边界层分离紧密相关的。三元边界层分离的特点是在分离点处的壁面上有一条分离线。分离后的边界层有时还会出现再附线。由于径向无叶扩压器内流动的轴对称性,形成的分离线  相似文献   

7.
针对倾斜板熔体处理晶粒细化与半固态成形原理,研究了倾斜板熔体处理过程边界层分布,建立了熔体传热和冷却速率的计算模型.计算结果表明,随着斜板倾角和熔体初始流动速度的增大,熔体在倾斜板上从层流向紊流的转变时间减少;温度边界层厚度随着熔体初始流动速度的增加而减小,斜板倾角对温度边界层厚度的影响较小;温度边界层厚度和速度边界层厚度都随熔体流动距离的增加而增大,在层流区,温度边界层厚度远大于速度边界层厚度,而在紊流区,温度边界层厚度与速度边界层厚度重合;倾斜板上熔体冷却速率与熔体厚度成反比,初始流速小于1m/s时,熔体的冷却速率沿着倾斜板长度方向逐渐增大,初始流速为1m/s时,熔体的冷却速率沿倾斜板长度方向基本不变,当初始流速大于1m/s时,熔体冷却速率沿倾斜板长度方向逐渐减小;倾斜板上熔体冷却速率在100—1000 K/s之间,属于亚快速凝固范畴.  相似文献   

8.
张忠宇  姚熊亮  张阿漫 《物理学报》2016,65(8):84701-084701
基于高阶的间断有限元方法, 数值模拟低马赫数下并列圆柱的可压缩层流流动, 捕捉并列圆柱流场中的漩涡结构, 以便分析并列圆柱尾流的流动特性. 针对二维圆柱的边界形式, 采用曲边三角形单元构造二维圆柱的曲面边界, 以适应高阶离散格式的精度. 在验证方法合理性的基础上, 分析圆柱间距及雷诺数对漩涡脱落及受力特性的影响规律. 研究结果表明: 并列圆柱的间距是影响流场流动特性的一个主要因素, 它会改变圆柱漩涡脱落的形式. 随着圆柱间距的增加, 上下圆柱的平均阻力系数及平均升力系数的绝对值随之显著下降. 雷诺数对于平均阻力系数的影响相对较小. 但随着雷诺数的增加, 上下圆柱的平均升力系数会随之降低, 而漩涡的脱落频率会随之增大.  相似文献   

9.
本文采用三维可压缩N-S方程的大涡模拟方法,对低压涡轮叶栅T106A边界层的演化过程进行研究,分析攻角的变化对吸力面边界层的分离再附位置、分离泡长度等流动现象的影响。基于弦长和出口速度的雷诺数为1.1×10~5,出口马赫数为0.4。研究结果表明:来流攻角为+7.8°时,叶栅表面静压系数、吸力面边界层分离和再附位置与实验结果吻合较好;边界层分离后在三维不稳定性作用下依次形成Λ涡、发卡涡等结构,最终发生转捩;当来流从正攻角向负攻角变化时,吸力面边界层的分离点向下游移动,分离泡长度逐渐减小。  相似文献   

10.
卢建群 《计算物理》1985,2(1):99-108
本文继Zheng-huan Teng[1]中介绍的解Navier-stokes方程的椭圆涡团法,研究了一种新的变形涡团法,用以模拟不可压粘性流体绕圆柱的不定常流动。圆柱在静止流体中突然起动并做匀速直线运动。对整个流动区域构造完全Navier-Stokes方程的解并不容易,近十年出现很多数值研究,本文对算法有所推进。把本文的方法称作变形涡团法是因为圆柱边界附近的流体中用椭圆涡团,远离边界时用圆形涡团。计算圆柱绕流比平板绕流在满足附着条件上更为困难,本文分析了怎样在圆柱边界上给出适当的附着条件的数值方法。在算例中雷诺数分别取200、550、3000,得到了不定常边界层分离,二次涡等复杂的物理现象,这些数值结果与近年实验结果[2]是一致的。  相似文献   

11.
尹纪富  尤云祥  李巍  胡天群 《物理学报》2014,63(4):44701-044701
在亚临界区高雷诺数Re=1.4×105下,采用脱体涡模拟结合湍流分离的方法对弱电解质中电磁力作用下湍流边界层分离圆柱绕流场及其升(阻)力特性进行了数值模拟和分析.结果表明,电磁力可以提高圆柱体湍流边界层内的流体动能,延缓圆柱体湍流边界层的流动分离,减弱圆柱体湍流绕流场中在流向和展向上大尺度漩涡的强度,减小圆柱体阻力时均值及其升力脉动幅值.当电磁力作用参数大于某个临界值后,湍流边界层流动分离消失,在圆柱体尾部产生射流现象,从而电磁力对圆柱体产生净推力作用,出现负阻力现象,而且升力脉动幅值接近于零,出现圆柱体升力消失现象.  相似文献   

12.
方芳  鲍麟 《气体物理》2021,6(1):10-19
具有大尺度分离区的高超声速分离-再附流动中会在再附点后产生极大的热流峰值.通过分析再附点后局部区域的流动和传热特征,提出了斜驻点-三层结构模型理论框架.继而将此理论框架应用于中低Reynolds数的高超声速压缩拐角流动,提出了其再附点局域流动的外缘参数的工程求解方案,给出了对应的峰值热流值,并与数值计算结果做了对比验证.最后,利用该理论研究了分离区的大小和分离时边界层的厚度对峰值热流的影响规律.   相似文献   

13.
The aerodynamic noise generated by high Reynolds number flow around a bluff body with large surface roughness was investigated. This is a relevant problem in many applications, in particular aircraft landing gear noise. A circular cylinder in cross-flow and a zero-pressure-gradient turbulent boundary layer with various types of roughness was tested in a series of wind tunnel experiments. It has been shown that distributed roughness covering a circular cylinder affects the spectra over the entire frequency range. Roughness noise is dominant at high frequencies, and the peak frequency is well described by Howe?s roughness noise model when scaled with the maximum outer velocity. There are differences between hemispherical and cylindrical roughness elements for both the circular cylinder and the zero-pressure-gradient turbulent boundary layer cases, indicating a dependence on roughness shape, not described by the considered roughness noise models. Cylindrical roughness generates higher noise levels at the highest frequencies, especially for the zero-pressure-gradient turbulent boundary layer case. Cable-type roughness aligned with the mean flow does not generate roughness noise, and its spectrum has been found to collapse with the smooth cylinder at medium and high frequencies. At low and medium frequencies the noise spectra have the same features as the smooth cylinder, but with higher shedding peak levels and fall-off levels, despite the decrease in spanwise correlation length. Roughness induces early separation, and thus a shift of the spectra to lower frequencies.  相似文献   

14.
The turbulent boundary layer that forms downstream of a surface discontinuity is locally inhomogeneous. Here, we consider the boundary layer that occurs downstream of a rearward facing step discontinuity on a flat plate that is exposed to a zero incidence, uniform subsonic flow. The wall pressure "point" spectra are measured by small, flush-mounted pressure transducers located at various locations downstream of the step. A new form of the non-dimensional point wall pressure auto-frequency spectrum is proposed that includes the statistical variations of the reattachment location. This form is shown to collapse quite well all of the spectra measured slightly upstream, within, and downstream of the flow reattachment location.  相似文献   

15.
超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
武宇  易仕和  陈植  张庆虎  冈敦殿 《物理学报》2013,62(18):184702-184702
Ma=3.0的超声速风洞中, 分别对上游边界层为超声速层流和湍流, 压缩角度为25°和28°的压缩拐角流动进行了实验研究. 采用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了流场整体和局部区域的精细结构, 边界层、剪切层、分离激波、回流区和再附激波等典型结构清晰可见, 测量了超声速层流压缩拐角壁面的压力系数. 从时间平均的流场结构中测量出分离激波、再附激波的角度和再附后重新发展的边界层的增长情况, 通过分析时间相关的流场NPLS图像, 可以发现流场结构随时间的演化特性. 实验结果表明: 在25°的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动发生了典型的分离, 边界层迅速增长失稳转捩, 并引起一道诱导激波, 流场中出现了K-H涡、剪切层和微弱压缩波结构, 而超声速湍流压缩拐角流动没有出现分离, 湍流边界层始终表现为附着状态; 在28° 的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动进一步分离, 回流区范围明显扩大, 诱导激波、分离激波向上游移动, 再附激波向下游移动, 分离区流动结构复杂, 相比之下, 超声速湍流压缩拐角流动的回流区范围明显较小, 边界层增长缓慢, 流场中没有出现诱导激波、K-H涡和压缩波, 流动分离区域的结构也相对简单, 但分离激波的强度则明显更强. 关键词: 压缩拐角 层流 湍流 流动结构  相似文献   

16.
超声速平板圆台突起物绕流实验和数值模拟研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
冈敦殿  易仕和  赵云飞 《物理学报》2015,64(5):54705-054705
高速飞行器表面不可避免的存在突起物并形成复杂流场, 从而引起飞行器气动特性和热载荷的变化; 同时, 突起物是流动控制的重要方法之一, 合适的突起物形状及安装位置对于改善冲压发动机进气道性能有重要意义. 本文采用基于纳米粒子的平面激光散射技术(NPLS)研究了马赫3.0来流边界层为层流的平板上三个不同高度圆台突起物绕流流场, 主要关注了突起物后方的尾迹边界层, 并采用高精度的显式五阶精度加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)离散求解Navier-Stokes方程模拟了该流场. 获得了超声速圆台绕流精细流场结构, 观察到突起物后方尾迹区域边界层发展的过程. 结合实验和数值模拟结果可以发现, 当圆台高度接近或者小于当地边界层厚度时, 突起物对边界层的扰动非常弱, 圆台后方尾迹边界层能够维持较长距离的层流状态, 在边界层转捩阶段也有清晰的发卡涡结构出现; 反之, 边界层受到的扰动明显增大, 在突起物后方很快发展为湍流; 风洞噪声对本文研究圆台引起的边界层扰动有一定影响, 实验获得的边界层转捩位置要比数值结果靠前. 基于NPLS流场图像, 采用间歇性方法分析了圆台突起物后方边界层的特性, 对于高度大于边界层厚度的圆台其间歇性曲线较为接近并且更加饱满, 边界层的脉动也更为强烈.  相似文献   

17.
An experimental study has been conducted to investigate the combined influence of length scale of free-stream turbulence, A, and cylinder diameter, D, on heal transfer from slightly heated circular cylinders in cross flow. By using a hot-wire anemometer, spectrum analysis of its signal with a Fourier analyzer is employed to investigate the separated shear layer formed behind the circular cylinder. A resistance thermometer is used to measure the time-averaged temperature behind the cylinder and the power-spectral density of the temperature fluctuation in the thermal boundary layer. It is found that (I) the Nusselt number at the rear stagnation point varies with the relative scale A / D, at the same Reynolds number, (2) the laminar-to-turbulence transition region in the separated shear layer moves in the streamwise direction with the change in the length-scale ratio, and (3) a streamwise shift of the transition region in the separated shear layer causes a substantial increase in the power spectrum of the temperature fluctuation. A correlation equation with A/ Das a parameter is derived to predict the heat transfer rate at the rear stagnation point.  相似文献   

18.
The influence of mixed convection boundary layer flow of a viscoelastic fluid over an isothermal horizontal circular cylinder has been analyzed. The boundary layer equations governing the problem are reduced to dimensionless nonlinear partial differential equations and then solved numerically using Keller-box method. Skin friction coefficient and Nusselt number are emphasized specifically. These quantities are displayed against curvature parameter. Effects of mixed convection parameter and radiation-conduction parameter on skin friction coefficient and Nusselt number are illustrated through graphs and table. The boundary layer separation points along the surface of cylinder are also calculated with/without radiation, and a comparison is shown. The presence of radiation helps to reduce the skin friction coefficient in opposing flow case and enhances it for assisting flow case. The increase in value of radiation-conduction parameter helps increase the value of skin friction coefficient and Nusselt number for viscoelastic fluids. The boundary layer separation delays due to thermal radiation.  相似文献   

19.
The viscous incompressible medium (water, air) flow past a circular cylinder is considered with regard for the temperature T dependent viscosity v. The influence of different boundary conditions for temperature on flow structure, the drag coefficient and its components due to the pressure and viscosity is investigated in the problem of the flow past a cylinder at rest for the (diameter-based) Reynolds number ReD = 40. A relation between the viscosity gradient along a normal to the body surface and the integral vorticity flux from the body surface into the boundary layer is discussed. Unlike the constant viscosity case the vorticity flux may be different from zero, which must lead because of the integral conservation law for the vorticity to an alteration of the far-field boundary conditions for the velocity. In the same connection, the problem is analysed on the heat spot entry into the computational region under consideration for the flow past a circular cylinder. The examples of the symmetrization of separated flow past a cylinder performing rotation oscillations in a uniform free stream (the Taneda problem) are considered. A comparison with flow computations for low Mach numbers M « 1 for the flow of a medium past a cylinder at rest is carried out. At the computation of the equation for heat transfer under the assumption of incompressibility of such media as air, it is proposed to retain the pressure derivative, which is typical of gases. In this case, a better agreement with the computations of compressible flows (for M « 1) is achieved, for example, at the determination of the sizes of a symmetric zone of flow separation past a circular cylinder. An unsteady flow in the neighborhood of the point of joining the zero streamline bounding a closed region of separated flow (the cavity) in a wake of the cylinder at rest is obtained by a numerical simulation at the Reynolds number equal to 40.  相似文献   

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