圆柱绕流一直是流体力学非常基础和重要的研究领域。相对于流场中的静止圆柱,旋转圆柱会明显改变流场的结构,使流动形态变得复杂。静止圆柱下游存在着周期性涡旋脱落,且圆柱会受到周期波动的升力作用,而旋转圆柱涡旋脱落形态、频率和圆柱的升力均发生明显变化,旋转圆柱流场与静止圆柱流场特征明显不同。投弃式海洋环境剖面测量探头就是一种旋转圆柱绕流问题,其工作时在洋流中以一定速度旋转。本文对旋转圆柱绕流的流场进行数值模拟与PIV实验研究,探讨圆柱旋转速度对流场的影响。首先使用STAR-CCM+计算流体力学软件对旋转圆柱绕流进行模拟。模拟过程中,采用多面体网格对建立的圆柱及流场的几何模型进行网格划分;湍流模型采用比雷诺时均方程(RANS)更加精确的分离涡模型(DES)。通过改变圆柱旋转角速度,获得雷诺数Re=1000时旋转圆柱扰流的流场信息,提取圆柱的升力曲线、涡量图以及涡旋脱落频率,进而获得旋转速度比对圆柱所受升力、涡旋脱落频率及涡旋运动的影响规律。旋转圆柱绕流的实验研究在中低速循环水槽内进行,使用粒子成像速度仪(PIV)采样流场信息,获得雷诺数Re=1000不同圆柱旋转角速度时流场的信息。使用本征正交分解(POD)和动力模态分解(DMD)对获得的流场进行处理。通过本征正交分解,分析了流场空间尺度和能量分布随旋转速度比改变的规律;通过动力模态分析可以获得流场的动力学信息,得到流场的频率随旋转速度比改变的规律。综合数值模拟与实验研究结果,可得出如下结论:(1)在较低的旋转速度比时????0.20?圆柱的旋转使涡旋频率升高。(2)当旋转速度比超过2.0时涡旋的脱落受到抑制。(3)当旋转速度比超过2.0流场尺度变小,能量重新分布。