基于定常吸气的圆柱绕流场流动控制的数值模拟研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaonimaqubao110
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圆柱绕流问题涉及非常广泛的实际工程意义,例如大跨度斜拉桥斜拉索的风致振动。圆柱尾流的旋涡脱落是脉动升力及涡激振动的主要原因。本文通过圆柱表面定常吸气方法对亚临界区圆柱升阻力、尾迹旋涡脱落以及圆柱的涡激振动进行流场控制,探究定常吸气控制方法的影响因素及其机理。本文主要内容包括:首先,建立圆柱绕流场的定常吸气流动控制的数值模拟模型,并验证该模型在无控条件下的合理性;其次,探究吸气孔环向角度布置、吸气流量和轴向分布对定常吸气控制效果的影响;研究发现吸气孔的环向位置至关重要,90°吸气时效果最佳;分析特定吸气条件下吸气流量对控制效果所呈现的规律,当吸气流量较小时,控制效果随吸气流量的增加而提高,但超过特定值时,吸气流量的作用甚微;相等的等效动量系数吸气条件下,吸气孔轴向大小间距交替分布和小间距均匀分布的圆柱模型对升阻力控制效果最佳;第三,研究圆柱定常吸气流动控制的机理,高效的控制效果在于有效地抑制尾迹周期性的旋涡脱落,并控制流动的轴向相互作用;最后,进行圆柱涡激振动的CFD数值模拟;将定常吸气方法运用于圆柱涡激振动的控制,发现定常吸气方法亦能有效地控制圆柱振幅和周期性的旋涡脱落。
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