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相似文献
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1.
串列双圆柱绕流问题的数值模拟   总被引:8,自引:0,他引:8  
刘松  符松 《计算力学学报》2000,17(3):260-266
本文运用有限体积方法,对绕串列放置的双圆柱的二维不可压缩流动进行了数值计算。为研究两圆柱不同间距对圆柱相互作用和尾流特征的影响,选取间距比L/D(L为两圆柱中心间的距离,D为圆柱直径)在1.5~5.0之间每隔0.5共八个有代表性的间距进行了计算模拟。计算均在Re=200条件下进行。计算结果表明:对该绕流问题,流动特征在很大程度上取决于间距的大小。且间距存在一临界值,间距比从小于临界值变化到大于临界  相似文献   

2.
郝乐  陈龙  倪明玖 《力学学报》2020,52(6):1645-1654
绕流是托卡马克装置中液态包层内常见的流动形态,对流场与热量分布有着重要的影响.本文通过直接数值模拟(DNS),研究了不同磁场强度下$Re=3900$的圆柱绕流,分析了磁场强度对于湍流尾迹的影响.无磁场情况下,直接数值模拟的结果与前人的实验及模拟结果吻合很好.圆柱下游的尾迹中,随着流向距离的增大, 流向速度剖面逐渐从U型进化呈V型, 并慢慢趋于平缓,这表明尾迹中的流动结构受圆柱影响逐渐减小.圆柱后方两侧的剪切层中,由于Kelvin-Helmholtz不稳定性的影响,可以清晰地看到小尺度剪切层涡的脱落.通过对无磁场的计算结果施加流向磁场,本文计算了哈特曼数($Ha$)分别为20, 40和80的工况,以研究磁场效应对于湍流的影响.结果表明磁场较弱时,流动依然呈三维湍流状态.随着磁场增强, 近圆柱尾流区受磁场抑制明显,回流区被拉长,剪切层失稳位置向下游转移.圆柱后方的涡结构由于受到竖直方向洛伦兹力的挤压作用,随着哈特曼数的增加尾迹区域逐渐变窄.相比于无磁场情况的涡结构,由于磁场的耗散作用,相应的涡结构尺度变小.该研究不仅扩展了现有磁场下湍流运动的参数范围,对于液态包层的设计及安全运行同样具有重要的理论指导意义和工程应用价值.   相似文献   

3.
周锟  胡进 《力学与实践》2023,45(1):54-66

对于无边界绕流问题的计算流体力学模拟通常是将物体置于“足够大”的槽道中,而通过不断改变槽道尺寸以及离散网格密度,后验对比方式来检查模拟误差。本文结合多种经典流场理论,提出一种简单的先验误差估计方法来确定槽道尺寸以及相应的网格分布。在此方法中,对于槽道尺寸的确定基于线性叠加原理(即在极小雷诺数下采用Stokes理论解叠加,而在其他雷诺数条件下采用势流理论解叠加),来估计槽道尺寸对绕流结果的影响。而对网格尺寸与分布,则是使用多项式逼近中的基本误差分析工具,应用到速度边界层,远场势流,以及Rankine涡等简单流动,从而确定整个绕流问题中的离散误差。为了验证前面的理论分析结果,本文模拟了相当大雷诺数范围内的二维翼型以及三维圆球绕流,所得数值结果非常好地验证了理论分析。结果表明,对于Stokes流动问题,槽道尺寸需要大约100倍于物体特征尺寸来保证其结果与无边界绕流相差不超过1%;而在雷诺数超过大约100时,槽道尺寸只需10倍(二维绕流)或者5倍(三维绕流)于物体特征尺寸来达到同等精度。在此先验误差估计方法可应用于一般化的绕流问题。

  相似文献   

4.
方柱绕流的数值模拟   总被引:6,自引:0,他引:6  
童兵  祝兵  周本宽 《力学季刊》2002,23(1):77-81
采用有限差分法,对雷诺数为2.2×10~4的方柱绕流进行了大涡模拟(简称LES)。运用时间分裂控制(Split-Operator)法,将N-S方程分为对流步、扩散步和传播步。对Smagorinsky假设在近壁区的发散问题用两层模型进行处理。对流项用迎风—中心差分格式模拟,压力方程用SOR法迭代求解。计算得到的沿对称线的时均顺流向速度与文献上的实验结果进行了比较,结果吻合较好,同时还对绕方柱流的流场结构进行了分析研究。  相似文献   

5.
分块法研究圆柱绕流升阻力   总被引:6,自引:1,他引:6  
使用新的分块耦合方法,分别对单圆柱和串列双圆柱绕流进行了数值模拟.对于单圆柱绕流,低Re下计算所得到的定常涡尺寸与实验非常接近.对于串列双圆柱绕流,研究分析了改变双圆柱中心间距对上下游圆柱的升阻力系数和脉动频率所产生的影响,计算结果与实验非常吻合,为进一步研究涡致振动提供了依据.  相似文献   

6.
在雷诺数Re=200的情况,利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,在各种电磁力作用参数和电磁极宽度的组合下,对表面覆盖电磁极圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,当电磁极宽度较小时,圆柱体绕流场的分离点越容易接近后驻点,而电磁力对总阻力的影响并不明显,但对压差和摩擦阻力均有明显影响.当电磁极宽度较大时,圆柱体尾部区域越容易产生射流现象,而且总阻力随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而减小.在电磁力尚不足以完全抑制周期性涡脱落的情况下,升力幅值随电磁力作用参数增大而减小,但随电磁极宽度则先减小后略有增加,升力脉动频率则均随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而增加.研究表明,电磁力可以有效地改善圆柱体绕流场结构,达到减小圆柱体阻力并抑制其脉动升力之目的,因此是圆柱型结构的一种有效流动控制手段.  相似文献   

7.
基于插值补充格子波尔兹曼方法和幂律流体的本构方程,建立了贴体坐标系下适用于幂律流体的格子波尔兹曼模型,模拟了幂律流体的圆柱绕流问题,采用非平衡外推格式处理圆柱表面的速度无滑移边界,利用应力积分法确定曳力系数和升力系数,并与基于标准的格子波尔兹曼方法和有限容积法获得的数值数据进行对比,吻合良好. 进行了网格无关性验证之后,分析了稳态流动时,不同雷诺数下幂律指数对于尾迹长度、分离角、圆柱表面黏度分布、表面压力系数及曳力系数的影响,以及非定常流动中,幂律指数对于流场、曳力系数、升力系数和斯特劳哈尔数的影响. 获得的变化规律与基于其他数值模拟方法得到的结果相一致,充分验证了模型的有效性和正确性. 结果表明:插值补充格子波尔兹曼方法可以用来模拟幂律流体在具有复杂边界流场内的流动问题,通过引入不同的非牛顿流体本构方程,该方法还可以进一步应用于其他类型的非牛顿流体研究中.   相似文献   

8.
张洪泉 《力学学报》1993,25(3):356-361
对平面混合层绕流圆柱时的旋涡脱落和流动结构进行了数值研究。方法是用一空间、时间三阶精度的有限差分格式解二维不可压Navier-Stokes方程和连续性方程。计算时雷诺数Re取为1000,混合层速度比Ra从0到1,混合层动量厚度θ由0.2到2。  相似文献   

9.
均匀来流中旋转圆柱黏性绕流的数值研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
陆夕云  庄礼贤 《力学学报》1994,26(2):233-238
从不可压非定常N-S方程出发,首次数值求解了均匀来流中圆柱作周向旋转振荡的黏性绕流问题。探讨了旋转角速度振幅、振荡频率及Re数等因素对流场结构及其非定常演化过程的影响,并根据计算结果,给出了在旋转振动频率。速度振幅平面内流场涡结构的分区图。  相似文献   

10.
基于CFD方法,对不同间距比(1.25≤T*≤5)下的二维双圆柱绕流进行了数值模拟研究.初步研究结果表明:当1.25<T*≤2.2时尾流不能达到稳定,两圆柱交替对下游流场起主导作用;当T*>2.2时尾流能达到稳定且上下侧圆柱涡的脱落出现同步,即流场趋于稳定的临界值为T ≈2.2.进一步研究发现:当2.2<T*≤3.3时...  相似文献   

11.
Noises of flow around parallel rectangular cylinders are likely to be caused by wind flow. According to the wind tunnel experiment, it is known that there are three kinds of special noises. Two kinds of noises occur when the wind comes from a perpendicular direction to the cylinders. These noises are caused by the vortex excited oscillation. Another noise occurs when the wind comes from an inclined direction to the cylinders. This noise is very high frequency, and its mechanism is not clear. Therefore in this study, the three dimensional numerical flow simulation is performed to clarify the high frequency noise of flow around parallel rectangular cylinders.  相似文献   

12.
The results of an investigation of the flow past and the behavior of free bluff bodies mounted in pipes and channels with a narrow clearance, conducted in the Institute of Mechanics of Moscow State University, are presented. The drag of circular cylinders of different size and mass in a circulation-free water flow in a plane channel of rectangular cross-section was studied in the transverse self-oscillation regime. The experiments were conducted for Reynolds numbers based on the cylinder diameter 1.7 ? 104 ≤ Re ≤ 7.2 ? 104, relative clearances \(\bar S\) based on a cross-sectional area ranging from 0.76 to 0.9, and cylinder-to-water density ratios ρ c /ρ ranging from 1.29 to 8.2. Only the case of intense transverse self-oscillations accompanied by impact interaction with the channel wall was considered. The dependence of the period-average cylinder drag coefficient C x on the basic dimensionless relevant parameters is obtained. The dependence of the dimensionless self-oscillation frequency determined in [1] is refined. The kinematic and dynamic features of the flows past spheres in cylindrical pipes and cylinders in plane channels are compared in the transverse self-oscillation regime.  相似文献   

13.
对气液两相流中串联双圆柱表面压力分布特性进行了系统的实验研究 ,着重讨论了管间距的影响。实验双圆柱的间距比分别为 2 .0 ,3.0 ,4.0 ;截面含气率的范围为0~ 0 .3;来流雷诺数的范围为 3× 1 0 4 ~ 8× 1 0 4 。  相似文献   

14.
A numerical investigation of the two-dimensional laminar flow around side-by-side rotating circular cylinders using Lattice Boltzmann method is conducted. The effects of variation of rotational speed ratio β and different gap spacings g* at Reynolds number of 100 are studied. A various range of rotational speed ratio 0 ≤ β ≤ 2 for four different gap spacings of 3, 1.5, 0.7 and 0.2 are investigated. Flow conditions and its characteristics, such as lift and drag coefficients and Strouhal number, is studied. The results indicated that as β increases, the flow changes its condition from periodic to steady after a critical rotational speed. Results also indicated that variation of the gap spacing and rotational speed has significant effect on wake pattern. Wake pattern in turn has significant effect on the Strouhal number. Finally, the result is compared with experimental and other numerical data.  相似文献   

15.
The aerodynamic characteristics of tandem cables of cable-stayed bridges have become an increasingly serious problem with increments in span length. In order to reduce the construction cost and maintenance of cables, tandem cables have been adopted for cable-stayed bridges. These cables, however, have aerodynamic response characteristics such as wake-galloping. Therefore, a method to suppress wake-galloping in tandem cables is required. The purpose of this study is to investigate the characteristics of the wake-galloping phenomenon of tandem cables of cable-stayed bridges using numerical fluid flow analysis. The flow around the oscillating tandem circular cylinders modeled on tandem cables is calculated. The flow field is treated as an incompressible viscous flow. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is employed to solve the flow field around the cylinders, and the three-step Taylor-Galerkin method, which is based on a fractional step finite element method, is adopted for discretization.  相似文献   

16.
The aerodynamic behavior of the flow around two square cylinders is presented on the basis of the numerical simulation of the incompressible Navier-Stokes equations using a third-order upwind finite element scheme. It is well known that flow patterns around the two square cylinders are more complicated than flow patterns around one square cylinder because of interference between the Karman vortices behind the two square cylinders. In this paper, two kinds of cylinder arrangements are chosen as computational models. One type is that of two square cylinders arranged vertically to the direction of a uniform flow, and the other is arranged horizontally to the direction of a uniform flow.  相似文献   

17.
郭涛  张晋铭  张纹惠  王文全 《爆炸与冲击》2022,42(8):084201-1-084201-13

为避免复杂贴体网格的更新和畸形对动边界流场计算效率、精度的影响,以充分掌握结构场的受力特性,采用一种改进的锐利界面(sharp-interface)浸入边界法模拟具有动边界绕流的流动问题。该方法将计算域中的固体视为流体,固体边界离散为若干个拉格朗日网格点,通过在界面单元处插值重构流动参数(速度),将其直接作为流动求解器的边界条件,由此来反映固体边界的影响。即通过构造“虚拟点—受力点—垂足点”的计算结构,借助双线性插值得到虚拟点的速度,再通过强制满足固体边界的无滑移条件计算出受力点的速度,以此为边界条件,最终求解基于浸入边界法的耦合系统方程,实现复杂动边界的流动数值模拟。采用C++编写该浸入边界法的数值程序,以单圆柱绕流为验证算例,通过与文献和实验结果的对比,验证了该方法的准确性和可靠性。在此基础上,对主动运动椭圆柱绕流问题进行了精细计算,探讨了不同轴长比(AR)、不同攻角($ \theta $)下的椭圆柱对尾涡结构分布特征和水力不稳定现象的影响。捕捉到了反对称S型、“P+S” Ⅰ型、“P+S” Ⅱ型尾涡脱落模态,漩涡强度、涡脱频率和升阻比随AR和$ \theta $的变化规律,以及确定了升阻比临界攻角(25°)。

  相似文献   

18.
侧柱与串列双柱绕流之间的干扰   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文给出了关于串列双柱与创柱间流动干扰的实验研究结果。当三个圆柱排成等边三角形并靠得很近时,由于三圆柱间强烈的缝隙流动,大大地改变了绕流其中的串列双圆柱的流态。特别,当三圆柱中心距等于二倍圆柱直径时,在串列双柱的前、后柱之间形成了强烈的偏斜的缝隙流,出现了独特的压力分布以及要比单柱高出三倍以上的旋涡脱落频率。  相似文献   

19.
壁面对串列双圆柱尾迹影响的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
陈波  李万平 《实验力学》2011,26(4):404-410
为研究壁面对近壁等直径串列双圆柱尾迹特性的影响,用PIV和压力传感器测量尾迹湍流的涡结构及频谱.实验在循环水槽内进行,基于圆柱直径D的雷诺数为1696,壁面边界层厚度为6.6D.影响尾迹流场结构的两个重要的特征参数是T/D和G/D(T为两圆柱中心间的距离,G为圆柱下表面与壁面间的距离),文中主要考察G/D的影响.实验中...  相似文献   

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