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不同长细比圆柱绕流的大涡模拟 总被引:2,自引:0,他引:2
自从人们对层流圆柱绕流现象有了系列研究及清楚的认识后,逐渐把目光投向湍流的圆柱绕流问题,但高雷诺数下的圆柱绕流具有很强的三维特性,因此在数值计算时模型轴向长度的选取是大家关心的问题。该文基于开源软件OpenFOAM运用LES计算了4种不同长细比圆柱的静止圆柱绕流(包括一个二维算例),重点分析和对比了结果中的一些基础参数如St数、平均阻力系数等,与实验结果吻合良好。文中还进一步分析了时均顺流向速度U在流场中沿流向和横向的分布,发现长细比为π的圆柱算例中,计算域的轴向尺度已经能满足圆柱下游靠近圆柱处的流场中的三维结构的发展。 相似文献
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双圆柱绕流的大涡模拟 总被引:7,自引:4,他引:3
基于FLUENT软件平台上的三维大涡模拟方法,对定常来流流场中的单圆柱及不同排列形式的双圆柱进行了水动力计算,并对圆柱周围的瞬时流场、时均流场以及圆柱受力进行了分析.分析结果表明,当Re=6×104时,串列双圆柱中上游圆柱受力明显大于下游圆柱,下游圆柱Gd、Cl的变化频率满足fd=2fl,两圆柱的脱涡频率近似相等,涡街的相位相同;并列双圆柱的Cd基本相等,且变化趋势有一定相似性,脱涡频率均接近单个圆柱,涡街的相位相反;交错45.排列的两个圆柱Cd基本相等,脱涡频率接近,下游圆柱的涡街相位明显滞后于上游圆柱. 相似文献
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基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟 总被引:3,自引:8,他引:3
该文采用计算流体软件CFX5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性。使用有限体积法对三维N-S方程进行求解。数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性。数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性。 相似文献
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为了研究不同间距对串列放置的三圆球尾涡和湍动能的影响,本文选取在L=2.0D~4.0D(三为相邻球心之间的距离,D为圆球直径)范围内的5个不同间距进行了数值模拟,计算均在圆球Rep≈1000的条件下进行。结果表明:当L≤2.5D时,由于逆压梯度的影响,在第二个圆球滞止点附近捕捉到附体分离泡;由于第二个与第三个圆球的置入,展向压力梯度诱发第一个圆球背风面流动的展向输运,且随着圆球间距的增加流场的展向输运趋势减小,但涡的强度增大;第二个圆球与第三个圆球背风面流动没有明显的展向输运;湍动能的增量与圆球间距近似成平方规律。 相似文献
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亚临界雷诺数下波浪型圆柱绕流的数值模拟及减阻研究 总被引:3,自引:0,他引:3
采用大涡模拟数值方法对亚临界雷诺数Re=3000下波浪型圆柱的绕流现象进行研究分析。研究结果表明,波浪型圆柱的三维尾迹涡结构能得到很好的控制,它在轴向方向呈现周期性正负涡的交替分布特性。随着幅值的增大,波浪型圆柱表面的自由剪切层得以延展,使得旋涡的脱落发生在波浪型圆柱下游较远处,从而达到减阻的目的。波浪型圆柱与普通直圆柱相比,其幅值对平均阻力系数及脉动升力系数的减少及尾迹控制有着更重要的影响,最大减阻可达16%。 相似文献
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三维圆球绕流是流体力学中的经典问题,国内外学者曾对此进行过许多研究,但大多局限于较低雷诺数。该文采用基于动力亚格子模型的大涡模拟对亚临界雷诺数(Re=10~4)和超临界雷诺数(Re=1.14×10~6)等高雷诺数下的圆球绕流进行了数值仿真计算。计算结果表明,得到的阻力时均值和经典Re-Cd曲线相吻合,相比于亚临界雷诺数,超临界雷诺数下近球面回流区剧烈收缩,阻力系数锐减;圆球尾流场明显偏离了中心轴(x轴),导致了侧向力的存在;球后有大尺度的规则涡从圆球表面脱落。 相似文献
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叶轮内能量损失是影响离心泵水力性能的关键因素,为探明离心式叶轮内的能量损失特性,本文采用可直接求解大尺度湍流结构的超大涡模拟方法对某低比转速离心叶轮三种流量(分别为1.0,0.6和0.25倍设计流量)下的内部流动进行数值模拟,基于平均流动动能输运研究叶轮内的流动特征、能量损失特性及其机理。通过积分平均流动动能输运方程的直接黏性耗散项和湍动能生成项,分别计算直接黏性损失和湍动能生成对应的平均流动动能损失,建立流场特征与能量损失的关联,获得流场中能量损失的空间分布特征。结果表明,叶轮内直接黏性损失集中在近壁区,且随流量降低而显著减小;湍动能生成是平均流动动能损失的主要形式,其与叶轮内流动的剪切效应直接相关,在叶片压力面,脱流和分离涡形成强剪切流动,湍动能生成项周向-周向分量(Pθθ)和径向-周向分量(Prθ)将增加周向和径向速度脉动而使湍动能增加,径向-径向分量(Prr)则减小速度脉动的径向分量,从而抑制平均流动动能转换为湍动能;对于叶片吸力面分离流动及叶轮出口回流所形成的强剪切流动,Prθ和P 相似文献
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用解NS方程和FW-H积分的混合方法计算圆柱绕流噪声 总被引:2,自引:0,他引:2
该文所研究的混合方法通过两个步骤模拟流动的声学远场.第一步,在包含所有声源的近场区域内,通过求解NS方程(对于湍流通过大涡模拟)获得非定常流场参数.第二步,通过带可穿透控制面的FW-H积分方法从流体动力近场获得声学远场.FW-H方程的三种积分形式,即三维的Farassat公式、二维的Guo公式和Locard公式被应用,并相互比较.研究了积分控制面位置和展向复制长度对声学模拟结果的影响.把数值模拟的ReD=150时圆柱层流绕流的声学远场和DNS结果进行了比较;把数值模拟的ReD=3900时圆柱湍流绕流的声学远场和实验结果进行了比较.两项比较都能相符合.通过比较FW-H方程三维积分形式和二维积分形式的结果,表明二维积分形式的结果可用作进一步三维精算前的简便估算. 相似文献
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高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟 总被引:11,自引:5,他引:11
本文使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态,计算了双圆柱在并列、串列及级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况。本文结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,计算结果与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数和阻力系数与实验结果符合得很好。 相似文献
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为研究圆柱绕流流场特性,将大涡模拟与特征线算子分裂有限元相结合,建立了大涡模拟特征线算子分裂有限元模型,对单圆柱和串列双圆柱绕流问题进行了数值模拟,所得结果与现有研究结果吻合较好。模拟结果表明:对单圆柱绕流,随着雷诺数的增大,圆柱近尾流区上下交替的涡旋逐渐靠近通过圆柱几何中心的水平线,且涡脱落位置逐渐靠近圆柱。对Re=1 000的串列双圆柱绕流,临界间距在圆柱直径的2.25~2.5倍之间;当两圆柱间距小于临界间距时,上游圆柱后方无明显涡旋脱落,间隙处压力较稳定;大于临界间距时,有涡旋脱落,上游圆柱尾流区上下表面交替出现强负压区。 相似文献
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采用大涡模拟(LES)数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析,基于以上分析发现:桥墩间距较窄时(s/D=2),墩前不同位置(0>x/D>-5)处的垂向流速绝对值|Uz|大于其他工况条件下相同位置处的流速,而在墩前x/D5),中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱,叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时(s/D=2)墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同,该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生,而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致,中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。 相似文献
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大涡模拟法的二维形式 总被引:7,自引:0,他引:7
本文给出了大涡模拟(LES0法的二维简化形式,选择了标准的后台阶湍流进行考题。计算结果与有关实验十分吻合。为大涡模拟法的工程应用打下了基础。 相似文献
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平衡冲刷坑内水流结构的数值研究 总被引:3,自引:0,他引:3
本文利用大涡模拟方法,对三峡溢流坝下游平衡冲刷坑内的二维流场结构进行了数值模拟,探讨了射流在冲坑水垫中的扩散规律和流谱结构,分析了冲坑底流速和压力的沿程分布及坑底不同测点脉动压力的统计特征,并与试验结果进行了比较。在数值模拟中,采用了弱压缩流的控制方程,用贴体座标技术进行了网格生成。 相似文献