三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择

发布时间：2017-06-23 02:01

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【摘要】：研究湍流模拟方法对三维圆柱绕流数值模拟精度的影响,分别采用雷诺平均法(RANS)中的κ-ω模型、SST模型以及大涡模拟法(LES)对亚临界区内雷诺数Re=3 900时的三维圆柱绕流进行数值计算,分析了圆柱体表面的受力、圆柱后流场时均速度特性与瞬时涡量分布情况。结果表明,当流体流过圆柱表面时,圆柱表面出现的与流速方向相反的负压力差区域使流体从圆柱表面分离,引起了不稳定的周期性交替脱落的湍流涡泄,从而在圆柱表面产生周期性波动的升力,同时在圆柱后近流场区域形成回流区。研究还发现,LES法对圆柱体的受力以及流场时均速度特性的模拟效果要优于κ-ω模型与SST模型;相较于前人利用浸入边界法得到的模拟结果,LES法的模拟精度也有了较大提升;同样,通过对瞬时流场涡量等值线图的分析,并与已有的模拟结果进行对比,发现LES法不但可以从整体上表现出漩涡的周期性脱落,而且对流场中不同位置的、复杂的小尺度湍流涡泄也描述得非常细致,得到的自由分离剪切层长度与湍流涡泄的卷曲度更符合湍流涡泄的特征。所以,在亚临界区,LES法对湍流的模拟效果相对较好。
【作者单位】： 哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院;
【关键词】： 湍流模拟法 圆柱绕流 亚临界区
【分类号】：TV135
【正文快照】： 在一定的雷诺数范围内,当黏性流体流过固定钝体时,会在钝体表面发生边界层分离现象,产生漩涡进入钝体后流场,并对钝体产生相应的水动力作用,这就是绕流现象。圆柱绕流现象广泛存在于水工结构、海洋工程结构等现实应用中。当Re170(Re是基于圆柱直径与无穷远处来流速度的雷诺数

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本文编号：473614