圆柱表面沟槽减阻的大涡模拟研究

为了降低钝体绕流的阻力,以圆柱为研究对象,考虑在圆柱表面布置沟槽来实现减阻。研究采用大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)方法对雷诺数Re为3 900的圆柱绕流进行数值模拟,通过表面沟槽影响近壁区流动来达到流动控制的效果。分析了V型和L型两种沟槽分别以横向和纵向形式布置时对圆柱阻力系数的影响,通过对比粗糙圆柱与光滑圆柱的壁面摩擦力系数、流动分离点及近壁区流场结构,研究了表面沟槽对于钝体流动的减阻机理。数值模拟结果表明：表面布置特定深度与间距的沟槽后,粗糙圆柱的阻力系数与光滑圆柱相比最多可降低12.5%,边界层分离点也更延后;流体在流经沟槽表面时,会在沟槽底部形成稳定的旋转小涡,减少了壁面摩擦阻力。