考虑流固耦合效应的圆柱尾板流场控制效果比较

发布时间：2021-04-04 20:43

　　基于流固耦合方法对分隔板圆柱绕流进行数值模拟研究,分析了雷诺数Re=200时,分隔板长度L（D≤L≤3D）对圆柱受力和周围流场的影响。结果表明:L≥2D时,考虑流固耦合后柔性分隔板圆柱的升力系数大于刚性分隔板圆柱,且随板长增加升力系数不断提升,阻力系数也相应增大;柔性分隔板尾缘流场受自由端上下摆动影响,未出现小尺度旋涡,同时分隔板上、下表面均出现旋涡。此外,流固耦合条件下尾缘旋涡结构模式将发生变化,刚性分隔板圆柱尾迹旋涡为2P型,柔性则为2S型;随分隔板长度增加,柔性分隔板自由端发生偏转,增加了对流场的额外扰动,分离流的旋转特性受到抑制,斯特努哈尔数（St）均小于刚性分隔板（L=2D除外）,同时脱落涡的涡强及脱落频率均有所降低。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(10)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1 分隔板圆柱计算域

计算域和固体结构网格划分使用ICEM，流体侧和固体侧均使用结构网格。分隔板圆柱模型的流场和结构网格分布见图2。圆柱近壁面和尾流区域流速变化较大，对流场的影响较大，故对网格进行局部加密处理，远离模型区域的流场网格相对稀疏。为减小数值解受网格数量的影响，对Re=200、长度L=D的刚性分隔板圆柱进行网格无关性验证，表1给出了St随网格数量变化的情况。结果发现，当网格数量达到6万时，继续增加网格数量对计算结果影响较小，故选取网格节点数为66 330。

从图3中也可以发现，阻力系数均保持相对稳定。分隔板长度小于2D时，耦合时的阻力系数小于未耦合，但两者的数值大小较接近；分隔板长度超过2D时，耦合时阻力不断升高，并随着长度增加，两者差值加大。因此，柔性结构能有效改善流动特性。3.2 尾缘流场及旋涡

【参考文献】：
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本文编号：3118458