低雷诺数下类方柱绕流的数值模拟研究

发布时间：2021-11-23 18:49

　　为了改进标准方柱（直边尖角柱）的气动性能,以经过角（尖角、圆角）、边（直边、凹边和凸边）形状修正的类方柱为研究对象,采用非定常数值模拟方法,在低雷诺数下研究了6类二维柱体在不同风向角下的气动性能和流场特性。研究结果表明:对标准方柱的角、边形状的修正可明显改变其绕流场结构,会改善或劣化其气动性能;与直边柱体相比,凸边柱体的气动力系数和风压系数明显减小,而凹边柱体的气动力系数和风压系数均有增大的趋势;与尖角柱体相比,圆角化后柱体的气动力系数在所有风向角下呈整体下降趋势,Strouhal数增大;从总体上看,在研究的6类柱体中,凸边圆角柱的气动性能最好,凹边尖角柱的气动性能最差。 

【文章来源】：重庆交通大学学报(自然科学版). 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

6种柱体的截面形状

式中:p-po为当地风压和远前方风压之差;ρ为来流空气密度;FD和FL分别为作用在单位长方柱上的阻力和升力;CP为平均风压系数;C"P为脉动风压系数的均方根值;CD和CL分别为平均阻力系数和平均升力系数;C"D和C"L分别为均方根阻力系数和均方根升力系数。图3为采用的计算域，入口边界距离方柱中心为20B，方柱中心距离出口边界距离为30B，横风向计算域为40B，最大阻塞率为3.5%(当α=45°时)。采用Fluent软件进行计算，数值计算采用SIMPLEC格式求解压力速度耦合方程组，空间离散采用中心差分格式，时间离散采用二阶全隐格式，计算残差取10-5，计算采用双精度。计算域采用速度入口边界条件，自由出口边界，两侧采用对称边界条件，方柱表面采用无滑移壁面边界条件。图4为计算模型平面网格，沿方柱周向布置200个网格，圆角化柱体的网格在角部加密，近壁面最小网格为0.001B。

图3为采用的计算域，入口边界距离方柱中心为20B，方柱中心距离出口边界距离为30B，横风向计算域为40B，最大阻塞率为3.5%(当α=45°时)。采用Fluent软件进行计算，数值计算采用SIMPLEC格式求解压力速度耦合方程组，空间离散采用中心差分格式，时间离散采用二阶全隐格式，计算残差取10-5，计算采用双精度。计算域采用速度入口边界条件，自由出口边界，两侧采用对称边界条件，方柱表面采用无滑移壁面边界条件。图4为计算模型平面网格，沿方柱周向布置200个网格，圆角化柱体的网格在角部加密，近壁面最小网格为0.001B。图4 计算模型平面网格

【参考文献】：
期刊论文
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[3]串列双塔柱风荷载及涡振性能研究[J]. 唐浩俊,李永乐,胡朋.  工程力学. 2013(01)
[4]超高层建筑形态空气动力学优化方法应用综述[J]. 赵昕,林祯杉,孙华华.  结构工程师. 2011(03)



本文编号：3514455