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在一定条件下,流体绕流非流线型物体时会产生旋涡脱落,旋涡脱落是复杂的非线性流动,部分流动机理尚未被完全认识清楚,此外旋涡脱落导致钝体受到周期性变化力的作用,可能引起钝体振动,对工业设备造成不良后果,因此对钝体绕流的研究既具有重要学术价值又对提高工业设备的稳定性具有重要现实意义。 本文以平行壁面间二维圆柱绕流和矩形管道内三维圆柱绕流为研究对象,通过数值模拟的方法,研究了二维情况下阻流比对圆柱绕流尾迹转捩与演化、双子涡涡长和分离角、圆柱表面受力分布以及旋涡脱落特征参数的影响;对矩形管道内的三维圆柱绕流主要研究了长径比和阻流比对尾迹演化、旋涡脱落特征参数和分离角以及圆柱表面受力的影响。本文完成的主要研究工作和取得的成果如下: (1)建立能够模拟圆柱绕流的数值模型。根据圆柱绕流尾迹特性采用多块O型网格,动量方程采用QUICK离散格式,压力项离散格式采用Standard离散格式,压力速度耦合算法采用SIMPLEC算法,对圆柱绕流进行了模拟,计算结果与前人研究结果吻合较好。 (2)对阻流比β在0.025-0.588范围内平行壁面间的圆柱绕流进行了数值模拟。结果表明:阻流比β在0.025-0.588范围内,尾迹转捩的临界雷诺数随阻流比增大;双子涡涡长随阻流比减小;斯特劳哈尔数St随阻流比增大,当阻流比达到0.5时斯特劳哈尔数St达到最大值,后又随阻流比减小;平均阻力系数CDavg随阻流比增大;升力系数均方根值CLrms先随阻流比增加,阻流比达到0.2时其达到最大值,阻流比在0.2-0.5范围时,随阻流比减小,阻流比超过0.5后,又随阻流比增加。 (3)对长径比γ在10-35和阻流比β在0.025-0.1范围内矩形管道内的圆柱绕流进行了模拟。结果表明:当阻流比β=0.1时,长径比γ在10-35范围内斯特劳哈尔数St先随长径比减小,当长径比到达20时,斯特劳哈尔数St也达到最小,后又随长径比增加;阻力系数均值CDavg随长径比减小;升力系数均方根值CLrms先随长径比减小,当长径比到达20时,其达到一最小值,而后又随长径比增加。当长径比γ=10时,阻流比β在0.025-0.1范围内,圆柱前驻点压力系数均值与后驻点压力系数均值随阻流比增加斯特劳哈尔数先随阻流比增加,当阻流比达到0.067时,斯特劳哈尔数St达到最大值,后又随阻流比减小;阻力系数均值CDavg随阻流比增加;升力系数均方根值CLrms也随阻流比增加。