横向振荡柱体尾流P+S模式及其演化研究
发布时间：2021-11-25 05:36
目的:研究旋涡脱落模式及其抑制方案对各种工程建设的意义。方法:通过改变横向振荡柱体的振幅和振频找到尾流的P+S旋涡脱落模式（在一个振荡周期内,柱体一侧脱落一对旋涡,另一侧脱落一个单涡）,并将两个宽度为b/D=0.32的窄条控制件对称地放置于柱体尾流中,观察其对柱体旋涡脱落的改变情况。采用RNG k-ε湍流模型进行数值模拟,并用流动显示和热线测量进行验证。结果:在振幅比A/D=1.5,无量纲振荡频率feD/V∞=0.2,雷诺数Re=1 200条件下,找到了P+S模式旋涡脱落,并发现窄条可将旋涡改变为2P或其他模式。结论:当窄条位于一定区域内时,可抑制漩涡脱落。
【文章来源】：中国计量大学学报. 2020,31(01)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
模型与实验布置
式(4)中:A为柱体简谐运动的振幅,cm;fe为振频,Hz;t为时间,s。采用RNG k-ε湍流模型,上下边界设置为无滑移固定墙(No Slip Stationary Wall)。振荡柱体和控制板设置成刚体。入口条件为速度入口(velocity-inlet),速度为v∞=0.7 m/s,出口为自由流出(outflow)。压力速度耦合及SIMPLE格式求解N-S方程。时间导数项为二阶隐格式(Second Order Implicit),空间离散:扩散项(梯度项,Gradient)用基于单元体的最小二乘(Least Square Cell Based)方法进行插值;对流项(动量项,Momentum)采用二阶迎风格式提高解的准确度,压力项采用二阶精度离散。流体介质为空气,实验室温度为15℃,空气密度为ρ=1.225 kg/s,运动黏性系数为v=14.4×10-6 m2/s。
图3(a)(b)分别为烟线流动显示的图片和数值模拟的涡量场,实验和仿真的对比情况良好,上侧为一顺时针旋转的单涡,下侧为一对旋转方向相反的对涡。如图4,当控制件位于X/D=3.0,Y/D=±0.8位置时,旋涡脱落依旧为P+S模式,上侧为一对旋转方向相反的对涡,其中靠尾迹中心线一侧的涡顺时针旋转,另一侧的涡逆时针旋转。下侧为一逆时针旋转的单涡。此时窄条控制件与柱体距离较远,控制件对振荡柱体的影响很小。
本文编号：3517511
【文章来源】：中国计量大学学报. 2020,31(01)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
模型与实验布置
式(4)中:A为柱体简谐运动的振幅,cm;fe为振频,Hz;t为时间,s。采用RNG k-ε湍流模型,上下边界设置为无滑移固定墙(No Slip Stationary Wall)。振荡柱体和控制板设置成刚体。入口条件为速度入口(velocity-inlet),速度为v∞=0.7 m/s,出口为自由流出(outflow)。压力速度耦合及SIMPLE格式求解N-S方程。时间导数项为二阶隐格式(Second Order Implicit),空间离散:扩散项(梯度项,Gradient)用基于单元体的最小二乘(Least Square Cell Based)方法进行插值;对流项(动量项,Momentum)采用二阶迎风格式提高解的准确度,压力项采用二阶精度离散。流体介质为空气,实验室温度为15℃,空气密度为ρ=1.225 kg/s,运动黏性系数为v=14.4×10-6 m2/s。
图3(a)(b)分别为烟线流动显示的图片和数值模拟的涡量场,实验和仿真的对比情况良好,上侧为一顺时针旋转的单涡,下侧为一对旋转方向相反的对涡。如图4,当控制件位于X/D=3.0,Y/D=±0.8位置时,旋涡脱落依旧为P+S模式,上侧为一对旋转方向相反的对涡,其中靠尾迹中心线一侧的涡顺时针旋转,另一侧的涡逆时针旋转。下侧为一逆时针旋转的单涡。此时窄条控制件与柱体距离较远,控制件对振荡柱体的影响很小。
本文编号：3517511
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