正型排列四圆柱绕流的数值模拟及其影响因素分析

发布时间：2020-05-15 21:47

【摘要】：圆柱绕流一直是流体力学研究中的一个经典问题,由于在工程实际中也会涉及对圆柱绕流理论的应用,故而针对圆柱绕流的各项研究一直是热点。随着工业技术的发展和人们对能源的大量需求,陆地上油气资源日益枯竭,海洋石油资源的开采需求逐渐变得迫切。因此,海洋作业平台的安全问题也开始为研究人员而关注,在海洋石油的开采过程中,会应用到大量直径不等的圆柱群结构,但是当下对不等直径的柱群绕流问题的研究相对较少,所以本文从实际问题出发,主要研究等直径四圆柱绕流和不等直径四圆柱绕流的尾流特性和各个柱体表面的受力特征。首先,本文对圆柱绕流的国内外研究现状进行了介绍,然后通过单圆柱绕流和串并列双圆柱绕流对本文的网格划分和计算方法进行了模拟验证,验证结果表明,本文的网格划分和计算方法是正确的。接下来对不同间距比下(L/D=1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0)等直径正方形排列四圆柱绕流进行了数值模拟,模拟结果主要包括尾迹流场的涡量分布、尾迹流场的流线、升阻力系数、斯特罗哈数等,通过这些模拟结果和模拟获得的数据,对间距变化对四柱体绕流的影响进行了分析;针对不等直径四圆柱绕流,本文主要模拟了不同直径比(d/D=0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2)下的绕流情况,通过尾迹流场的涡量分布、尾迹流场的流线、升阻力系数、斯特罗哈数等分析了直径变化对不等直径四圆柱绕流的影响。通过对不同间距比下正方形排列四圆柱绕流和不同直径比的四圆柱绕流问题进行模拟研究,初步揭示了间距和直径的变化对正方形排列四圆柱尾流流态和各柱体表面受力的影响,为以后解决实际工程问题进行了一定的理论探究。
【图文】：

边界层分离示意图

图 2-1 不同雷诺数下圆柱体涡脱落形态 Re 的变化，圆柱后的涡脱落形态的变化规律如图分离，没有漩涡产生；当 5<Re<40 时，，流体围绕柱下游形成两个对称涡；当 40<Re<150 时，流动落的漩涡，并保持稳定的层流状态；当 150<Re<3
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O357.5

【参考文献】

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本文编号：2665679