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基于浸入式边界方法的串联双矩形柱绕流数值模拟

杨青 曹曙阳 刘十一

基于浸入式边界方法的串联双矩形柱绕流数值模拟

杨青, 曹曙阳, 刘十一
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  • 基于浸入式边界算法(Virtual Boundary Method)中力源反馈边界的思想,改进其原有内部流体处理方法以减少计算耗费,并结合非等间距网格以便工程应用计算,模拟雷诺数范围内(Re=200–103)串联双矩形柱绕流,研究表明:Re=200–300时,前柱尾流涡脱处于双剪切层控制阶段;柱间涡街为Karman类涡街,在小间距条件下被抑制,形成涡环;前柱对后柱屏蔽效应体现为后柱阻力系数远小于前柱;临界间距时柱间涡街充分发展,后柱阻力系数等气动参数亦在此发生跃升,但仍小于前柱值;随雷诺数升高,尾流涡街尺寸缩小,临界间距及跃升幅度变小. Re=400时,前柱尾流涡脱进入冲击剪切层控制阶段,阻力系数不再呈现规律性振荡;此后随雷诺数升高,冲击剪切层逐步完善,前柱流动分离使其表面产生更多附着涡,导致尾流旋涡尺寸进一步减小,屏蔽效应消失,涡脱更为剧烈,进而对后柱产生脉动冲击效应;适当间距比条件下此类脉动冲击效应使得后柱阻力系数发生跃升,并略高于前柱.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(批准号:2013CB036301)、国家自然科学基金(批准号:51278366)和土木工程防灾国家重点实验室自主研究课题基金(批准号:SLDRCE09-B-04).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-25
  • 修回日期:  2014-06-05
  • 刊出日期:  2014-11-05

基于浸入式边界方法的串联双矩形柱绕流数值模拟

  • 1. 同济大学土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(批准号:2013CB036301)、国家自然科学基金(批准号:51278366)和土木工程防灾国家重点实验室自主研究课题基金(批准号:SLDRCE09-B-04).

摘要: 基于浸入式边界算法(Virtual Boundary Method)中力源反馈边界的思想,改进其原有内部流体处理方法以减少计算耗费,并结合非等间距网格以便工程应用计算,模拟雷诺数范围内(Re=200–103)串联双矩形柱绕流,研究表明:Re=200–300时,前柱尾流涡脱处于双剪切层控制阶段;柱间涡街为Karman类涡街,在小间距条件下被抑制,形成涡环;前柱对后柱屏蔽效应体现为后柱阻力系数远小于前柱;临界间距时柱间涡街充分发展,后柱阻力系数等气动参数亦在此发生跃升,但仍小于前柱值;随雷诺数升高,尾流涡街尺寸缩小,临界间距及跃升幅度变小. Re=400时,前柱尾流涡脱进入冲击剪切层控制阶段,阻力系数不再呈现规律性振荡;此后随雷诺数升高,冲击剪切层逐步完善,前柱流动分离使其表面产生更多附着涡,导致尾流旋涡尺寸进一步减小,屏蔽效应消失,涡脱更为剧烈,进而对后柱产生脉动冲击效应;适当间距比条件下此类脉动冲击效应使得后柱阻力系数发生跃升,并略高于前柱.

English Abstract

参考文献 (21)

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