不同雷诺数下的单一圆柱绕流流场分析

发布时间：2024-04-09 05:34

　　为了分析均匀流体流经圆柱发生体后产生的绕流流场特性,采用数值计算的方法,对不同雷诺数下的均匀来流流经圆柱体的流动过程进行数值计算,研究分析不同工况下流场的流动形态,得到了不同雷诺数流动状态下的流场参数变化规律谱及流经圆柱发生体时的流线谱,并对同一雷诺数下不同时刻的流场形态及静压力变化情况进行了分析。结果表明,流体流经圆柱发生体时的阻滞作用随雷诺数的变化而产生变化,流体惯性力随雷诺数的增大对流场的平衡状态产生的影响增大,流经圆柱发生体后的旋涡由旋向相反的对称分布逐渐发生扰动,且旋涡尺度逐渐增大;同时,受圆柱发生体阻滞作用及流体黏性的影响,在圆柱发生体迎流面受到的力作用最大,圆柱发生体上下对称分布位置的力作用基本一致,随着流动距离的增大,流场的静压力逐渐变小,流场变化趋于平缓。

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【部分图文】：

图1圆柱绕流二维物理模型

建立的圆柱绕流二维物理模型如图1所示。本文研究均以空气作为基本流体介质，根据圆柱发生体的几何结构，设定基本的流体域空间，分析均匀来流在圆柱体阻滞作用下产生的绕流流场特征。其中，均匀来流的平均流速V、密度ρ、动力黏度μ、温度T、环境压力P等参数均为标准常量。

图2圆柱绕流二维网格模型

为满足数值计算要求，对整个分析域进行网格划分，并对圆柱体附近网格进行加密，建立的圆柱绕流二维网格模型如图2所示。基于流体力学的分析方法，结合流体流经圆柱体的流动特点，入口边界采用速度入口，出口边界采用自由流出口，分析域边界及圆柱发生体表面采用无滑移标准壁面边界。通过数值计算求解湍....

图3不同雷诺数下的圆柱绕流流场参数变化

由于均匀来流速度的不同，随着流速的增大，雷诺数逐渐增大，流场的流动规律及形态发生变化。通过不同雷诺数下的圆柱绕流流场状态进行数值模拟，计算得到不同雷诺数下的流场参数变化情况（见图3）。图3不同雷诺数下的圆柱绕流流场参数变化

图3不同雷诺数下的圆柱绕流流场参数变化

图3不同雷诺数下的圆柱绕流流场参数变化随着雷诺数的增大，均匀来流速度不断增大，流体的流动形态由层流逐渐过渡为湍流。流体流经圆柱发生体时受到的阻滞作用也因雷诺数的变化而产生变化，进而对流场参数产生影响，雷诺数越大，压力、流速的变化越大。

本文编号：3949395