低雷诺数下等边布置三方柱绕流的数值研究.pdfVIP

学兔兔 第5l卷第 12期 机 械 工 程 学 报 VO1．5l NO．12 2015年 6 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jun． 2015 DoI：lO．3901，JM E．2015．12．185 低雷诺数下等边布置三方柱绕流的数值研究水 张 伟 戴玉满 (天津城建大学能源与安全工程学院 天津 300384) 摘要：采用有限体积法对雷诺数 Re=100的等边布置三方柱的二维绕流问题进行数值模拟。考虑左 “品”字形 (布置 1)和右 “品”字形 (布置2)两种柱体几何布置，间距比在 1．5～5．0变化，着重分析间距比对流场特性、柱体阻力系数、升力系数及 斯特劳哈尔数的影响。研究结果表明，对于布置 1，间距比对流场特性与结构具有非常重要影响。当间距比譬=1．5时，出现 了周期性的双稳态间隙偏流；当g=2．O～3．0时，偏流效应随间距 比增加逐渐变弱，下游柱B、c后的尾流流谱不对称；当g=3．5 时，间隙流的偏流现象基本消失，柱 B、C后的漩涡同步脱落，流场呈现同步对称结构；当驴4．0时，柱B、C后的漩涡呈 反相位脱落，流场关于来流方向对称。对于布置2，流场特性与结构受间距比影响较小，在所考虑的间距比范围内，未出现 偏流现象。相对而言，在较小间距 比的情况下，布置2比布置 1具有更好的流动稳定性。各柱体的动力特性与流场结构及特 性密切相关，各柱体的升、阻力及柱后漩涡的脱落特性与单方柱绕流情形具有很大不同。此外，三方柱绕流的流场特性与柱 体动力特性也与三圆柱绕流的情形存在一些差异。 关键词：三方柱绕流；数值模拟；间距比；阻力；升力 中图分类号：0357 NumericalStudyofFlow aroundThreeEquispacedSquareCylindersat Low ReynoldsNumber ZHANG W ei DAIYuman (SchoolofEnergyandSafetyEngineering，TianjinChengjianUniversity，Tianjin300384) Abstract：A flow aroundthreeequispacedsquarecylindersarrangedinequilateralleft--triangulra andfight--triangularisnumerically investigatedataReynoldsnumberof100usingafinite-volumemethod．Thespacingratiogissetat1．5，2．0，3．0，3．5，4．0nad5．0and theflow issupposedtobelaminar．Thenumericalresultsshow that，inthecaseofleft—trina gulra arrangement，htespacingratiohasa significanteffectonhteflow paRern．Aperiodicbi—stablegapbiasflow isobservedatg=1．5．Thebiasflow effectbecomesweaker graduallywihthteincreaseofspacingratioinhternagefrom 2．0to3．0，na dna asymmetricflow pattem apperasinhtewakeflow of cylinderB andC．Thebiasflow almostdisapperasna dallin-phasesynchronizedvortexsheddingcallbeobservedatg=3．5．Butitis interestinghtatna anti-phasesynchron