论文部分内容阅读
横向排列双圆柱绕流问题是多柱绕流问题的特例，它在生产生活中有着广泛的应用，在理论上也有着重要的科学意义。本文从直接数值模拟和整体线性稳定性角度着重对横向排列静止双圆柱在不同圆柱间距情况的流动特性、流动模式分类、临界Reynolds数、流动分叉类型等方面进行深入分析，对旋转双柱绕流的流动特性也进行了考察。主要工作及研究成果包括：
(1)采用非结构谱元法对相对于来流横向排列的等直径双圆柱绕流进行了直接数值模拟。考察了低Reynolds数Re下无量纲圆心距T/D从1到3的流动特性，根据计算所得流场结构及两圆柱的受力情况，将流动分为3种亚临界定常流动模式：单钝体定常流、过渡定常流和分离双体定常流和5种超临界周期流动模式：单钝体周期流、侧偏周期流、间歇性侧偏流、同步同相脱涡、同步反相脱涡及1种超临界定常流动模式：分离双体非对称定常流。在1约为单圆柱绕流临界Re<,CS>一半左右，在T/D>1.65时，临界Rec稍大于Re<,CS>，并在T/D足够大后趋于Re<,CS>(≈47)。而从对称分离双体定常流到非对称双体定常流是又式分叉，在临界Re<,C>数附近，随Re数增大最优特征值沿实轴穿过虚轴。也即是说在11.65流动只有一个临界Re<,C>数，而在1.55≤T/D<1.65流动有两个临界Re<,>数。
(3)采用直接数值模拟方法研究了旋转双圆柱的流动特性，考察参数为T/D=1.6，3.0，Re=100，S=1，2，3，4共计24种情况。对两柱具有相同旋转方向(AA方式)的流动，在小间距时两圆柱尾迹相互耦合在一起，随着S增加，流场从无规则流动变为有规律的卡门涡街，并最终变为无脱涡定常流动。大间距时，两圆柱各自形成卡门涡街，但随S增加，上圆柱率先进入无脱涡模式。加速型旋转方式(AC方式)的双柱绕流流动在小间距时随S增大流动模式由间歇侧偏流动向同步反相脱涡变化，而在大间距时随S增大由同步反相脱涡模式变为无脱涡定常流动。阻塞型旋转方式(CA方式)的双柱绕流流动在小间距时类似于有势势流，而在大间距时，随S增大，流场由同步反相脱涡模式变为无脱涡的类势流流场结构。