形状变化的钝体漩涡脱落起始特性研究

摘要

本文主要研究了非稳态二维钝体绕流下漩涡脱落的起始和流场结构。钝体的形状从方柱逐渐过渡到平板。柱体的宽高比分别为0.1，0.25,0.5,0.75和1。通过有限体积法，得到了不同高宽比的柱体涡脱起始的临界雷诺数以及其他临界参数。时间离散采用了隐式的二阶迎风方案，计算域的阻塞率为4％。
　　本文通过引入Stuart-Landau方程，计算得到了钝体漩涡脱落的起始雷诺数。结果表明，在钝体从方柱过渡到平板的过程中，临界雷诺数逐渐减小。在二维流态域内找到了斯特劳哈尔数和阻力系数随着雷诺数的变化规律。分析发现，当柱状体的宽高比大于0.5时，雷诺数小于100范围内，阻力系数将会随着雷诺数的增大而减小。与此相反，当柱状体的宽高比小于0.5时，阻力系数将会随着雷诺数的增大而增大。当长宽比为0.5时，随着雷诺数的增大，阻力系数会先减小，当雷诺数增大到70左右，阻力系数开始随着雷诺数的增大而增大。通过观察发现，斯特劳哈尔数随着雷诺数单调递增。通过拟合方法，得到了斯特劳哈尔数以及主力系数和雷诺数的关系，通过外插值法计算得到了临界斯特劳哈尔数和临界阻力系数。观察发现，临界斯特拉哈尔斯随着宽高比的减小而减小，临界阻力系数随着宽高比的减小而增大。在整个计算入射角范围内，发生漩涡脱落的临界雷诺数随着入射角的增大而减小。

目录

致谢

NOMENCLATURE

LIST OF TABLES

LIST OF FIGURES

CHAPTER 1 INTRODUCTION

1.1 Background

1.2Literature review

1.3 Objectives

1.4Thesis outline

CHAPTER 2 NUMERICAL APPROACH

2.1Problem under consideration

2.2Governing equation

2.3Boundary conditionsandmesh

2.4Grid independence test and result validation

CHAPTER 3 RESULTS AND DISCUSSION

3.1Onset of vortex shedding

3.1.1Critical Reynolds number of Squarecylinder

3.1.2Critical Reynolds number of rectangular cylinder

3.2Critical parameters

3.2.1Dragcoefficientand Strouhal number

3.2.2Critical parameters

3.3Square cylinder at incidence

3.4Flow Structure

3.4.1Velocity contours

3.4.2Vorticity contours

CHAPTER 4 CONCLUSIONS

参考文献

声明