振荡流下单/双圆角柱体结构绕流特性数值研究

发布时间：2022-07-29 15:56

　　柱体绕流是工程领域和自然界中比较常见的一种流体运动现象,如海洋平台、海底石油管道和大海中的孤岛等。一方面,海底资源的发现使得柱体结构逐渐向大洋中建设,其速度和运动方向时刻变化的海洋流体犹如振荡流作用于柱体结构表面且长期反复作用下会导致柱体结构产生不均匀的流体力进而危及其安全。另一方面,技术的发展使得圆角柱体结构开始被大规模地应用于实际工程,但振荡流研究主要集中在规则柱体结构。因此,本文运用数值计算软件Fluent对零均值振荡流下单圆角柱体结构和串并列双圆角柱体结构群绕流问题进行研究具有一定的实际工程意义,其主要分析圆角半径、来流攻角和间距比对流场分布特性和流体力系数的影响,主要研究工作和相关结论如下:（1）振荡流下单圆角柱体结构二维绕流问题数值研究。研究发现来流攻角增大不仅会改变尾流漩涡数量还会改变漩涡和附着涡的位置进而导致尾流涡街分布呈对称、非对称和对角等形式。此外,来流攻角增大还会使得顺流向速度分布由“V”型向“U”型转变而横流向速度分布则由对称向不对称变化。另一方面,大圆角半径会使得附着涡消失而小圆角半径对流场分布无较大影响,且圆角半径仅在大来流攻角下对顺横流向速度分布有较大影响... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 振荡流的相关理论
        1.2.1 振荡流概念
        1.2.2 尾流模式
        1.2.3 相关参数
    1.3 研究现状
        1.3.1 振荡流下柱体结构绕流研究现状
        1.3.2 圆角柱体结构绕流研究现状
        1.3.3 其它复杂流和非规则柱体结构绕流研究现状
    1.4 本文主要研究工作
第2章 振荡流下单圆角柱体绕流特性分析
    2.1 引言
    2.2 流体控制方程
    2.3 数值模型、网格划分和验证
        2.3.1 计算模型和网格划分
        2.3.2 计算参数分析
        2.3.3 算例验证
    2.4 单圆角柱体绕流特性
        2.4.1 涡量图分析
        2.4.2 流线图分析
        2.4.3 顺横流向速度分析
        2.4.4 升力系数时程曲线、Liassajous曲线和升力系数FFT谱分析
        2.4.5 拖曳力系数和惯性力系数分析
    2.5 本章小结
第3章 振荡流下串列双圆角柱体绕流特性分析
    3.1 引言
    3.2 数值模型和网格划分
    3.3 串列双圆角柱体绕流特性
        3.3.1 涡量图分析
        3.3.2 流线图分析
        3.3.3 顺横流向速度分析
        3.3.4 升阻力系数时程曲线、Liassajous曲线和升力系数FFT谱分析
        3.3.5 拖曳力系数和惯性力系数分析
    3.4 本章小结
第4章 振荡流下并列双圆角柱体绕流特性分析
    4.1 引言
    4.2 数值模型和网格划分
    4.3 并列双圆角柱体结构群绕流特性
        4.3.1 涡量图分析
        4.3.2 流线图分析
        4.3.3 顺横流向速度分析
        4.3.4 升阻力系数时程曲线、Liassajous曲线和升力系数FFT谱分析
        4.3.5 拖曳力系数和惯性力系数分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、攻读硕士学位期间的论文和科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同圆角率的方形断面气动特性的雷诺数效应[J]. 杨群,刘庆宽,韩瑞,刘小兵.  振动与冲击. 2020(04)
[2]不同倒角半径柱体绕流数值模拟及水动力特性分析[J]. 于定勇,赵建豪,黄东燕,钟延超.  海洋工程. 2018(05)
[3]圆角化对方柱气动性能影响的流场机理[J]. 杜晓庆,田新新,马文勇,李二东.  力学学报. 2018(05)
[4]前缘倒圆角方柱绕流的大涡模拟[J]. 姚世传,施鎏鎏,郭鹏.  水动力学研究与进展（A辑）. 2018(04)
[5]线性剪切来流下串列双方柱绕流特性的数值模拟[J]. 水庆象,王大国,徐兵,王伟,谭国荣,何治良.  水科学进展. 2018(04)
[6]基于DES模型的变截面圆柱绕流数值模拟[J]. 屈晓坤,鲍健,陈正寿.  造船技术. 2017(06)
[7]均匀流与振荡流作用下圆柱横向振荡水动力特性研究[J]. 张楠,李春,丁勤卫,郝文星,王东华.  水资源与水工程学报. 2017(04)
[8]不同倒角半径下方柱绕流的数值模拟及水动力特性研究[J]. 杜明倩,毛海英,李宇佳.  海洋科学. 2017(07)
[9]线性剪切来流对方柱绕流特性影响的数值分析[J]. 王伟,水庆象,王大国,胡彬.  水利水电科技进展. 2017(01)
[10]脉动流方柱绕流特性研究[J]. 林纬,喻九阳,郑小涛,聂思皓,徐成.  工程热物理学报. 2014(02)

硕士论文
[1]振荡流中串列双圆柱涡激振动数值模拟[D]. 刘丹青.天津大学 2016
[2]恒定流和周期性脉动流条件下的圆柱绕流[D]. 王燕珍.北京交通大学 2013



本文编号：3666749