低雷诺数下自转圆盘绕流数值模拟研究

该文采用直接数值模拟方法探究绕中心轴旋转（自转）的圆盘尾流特性。将直径-厚度比为50的圆盘置于均匀来流中，绕流雷诺数Re_s（Re_s=U_∞D/ν，来流速度为U_∞，圆盘直径为D，流体的运动黏性系数为ν）为175，旋转雷诺数Re_r（Re_r=ωD²/2ν，圆盘自转角速度为ω）为0≤Re_r≤250。研究自转对圆盘尾涡形态、力系数和泄涡频率等流场特性的影响。研究结果显示，圆盘垂直固定于来流放置时，尾流表现为准周期平面对称态；圆盘开始自转后，尾流的平面对称性消失，呈现准周期旋转泄涡态；随着自转角速度增加，盘后尾流进一步发展成稳定螺旋态。根据尾流特性的变化得到，在一定程度上圆盘的自转可以稳定盘后的流场。