圆柱尾迹诱导平板边界层旁路转捩数值模拟研究

发布时间：2021-03-31 09:56

　　转捩,指流动从层流到湍流的过渡,表征一种流动变化情况。按流动从环境感受到扰动的强弱和流动转变的路径,转捩大致可以分为规则转捩和旁路转捩两种,其中旁路转捩以其过程的复杂多变和重要的工程应用价值而受到广泛关注。本文基于大涡模拟的数值计算方法,针对典型的圆柱/平板结构,对圆柱尾迹诱导平板边界层旁路转捩的过程开展研究。基于大涡模拟的基本思想,引入壁面适应局部涡粘的亚格子应力模型和Boussinesq假设,对流动基本方程Navier-Stokes方程进行封闭,建立适应于圆柱/平板模型的数值计算方法。在此基础上对圆柱尾迹诱导平板边界层旁路转捩开展数值模拟研究,获得了流场的统计特性,并与前人的实验结果进行对比,验证了数值计算方法的有效性。分别针对雷诺数和圆柱高度变化对圆柱尾迹与平板边界层相互作用的影响开展了大涡模拟研究。分析了旁路转捩过程的流场流动特性,包括流动时均特性,流动脉动特性和湍动能特性,研究了圆柱尾涡的脱落,边界层条带结构,二次涡的产生以及二次涡与圆柱尾迹或平板边界层相互作用向下游的发展演化,给出了雷诺数和圆柱高度对流动转捩特性的影响规律。 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多段翼型设计示意图

图 1-4 自由来流引起边界层旁路转捩过程的 DNS 结果[14]由于旁路转捩问题的复杂性，人们对旁路转捩的认识还不够充分。为了解决线性稳定理论在解释流动演化的非线性过程遇到的困难，非线性理论，但是仍然无法完全解释流动的非线性演化机制。Kleba提及在自由来流影响下的边界层内可能出现沿流向拉得很长的低速

图 1-5 边界层中低速条带结构流场显示[19]讨不同转捩模式产生的原因时，研究者尝试用边界层的感受动对流动的初始影响。由此概括上述的研究成果，在自由来界层通过感受机制接受外界扰动。当外界扰动较小时，流动为湍流。当外界扰动较大时，流动可能经瞬态增长先形成条

【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱绕流尾迹对壁湍流相干结构影响的实验研究[J]. 姜楠,李悦雷.  实验流体力学. 2007(03)
[2]圆柱尾涡/边界层相互作用中二次涡特性研究[J]. 潘羽中,王晋军,伍康.  实验流体力学. 2007(01)
[3]低雷诺数下尾迹与分离边界层的相互作用研究[J]. 杨琳,邹正平,李维.  航空学报. 2007(01)
[4]圆柱尾迹影响平板边界层转捩的实验研究[J]. 潘翀,王晋军,王双峰.  空气动力学学报. 2006(02)
[5]圆柱尾迹影响下近壁湍流低速条带的特征[J]. 王双峰,王晋军,展京霞.  流体力学实验与测量. 2003(03)

硕士论文
[1]圆柱尾迹周期性流动结构对湍流边界层影响的实验研究[D]. 张晋.天津大学 2006



本文编号：3111240