多圆柱绕流问题的数值模拟

王玉珏,鲁　丽

(西南交通大学 力学与工程学院，成都　610031)



多圆柱绕流问题的数值模拟

王玉珏,鲁丽

(西南交通大学 力学与工程学院，成都610031)

摘要：基于非定常不可压缩黏性流动的N-S方程，利用计算流体力学Fluent软件对圆柱绕流问题进行了数值计算，分析多圆柱不同间距比(两圆柱圆心间的距离与圆柱直径的比值)时产生不同的尾流特征现象。选取间距比为可变参数进行数值模拟。数值计算结果表明：圆柱尾部卡门涡街生成和脱落的流动特征很大程度上取决于间距比的大小，且间距存在临界值。

关键词：Fluent; 多圆柱绕流; 涡脱落; 数值模拟

一直以来，圆柱绕流问题是流场分析中一个非常经典的问题。当流体流过非流线型物体时，在特定的条件下，流体尾流左右两侧出现成对的、交替出现的、方向相反的漩涡，这个现象因由著名空气动力学家西奥多·冯·卡门从理论上阐明而得名卡门涡街。

已有很多文献和资料涉及圆柱绕流的物理实验和数值模拟。多柱体静止绕流问题的数值模拟研究主要针对低雷诺数的情况。与单圆柱绕流相比,多圆柱绕流由于柱与柱之间的相互影响以及排布方式的不同,其流动情况要复杂得多。Zdravkovich[1]等对双圆柱串列和交错放置的绕流问题进行实验研究，结果表明：在各种圆柱排列方式下都存在一个临界间距，超过此间距，漩涡脱落频率、压强系数、升力和阻力系数都会发生较大变化；在此间距处，会有两种不同的流态，称为“双稳态“现象。……