流道弯曲对圆柱绕流尾迹流场的影响

王丽燕，周天, ，孙志强，易丹青



流道弯曲对圆柱绕流尾迹流场的影响

王丽燕1，周天1, 2，孙志强1，易丹青2

(1. 中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙，410083；2. 中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，410083)

为揭示流道弯曲对圆柱绕流尾迹流场的影响，对低雷诺数下弯曲流道内二维圆柱绕流进行数值模拟，讨论管道宽度、弯曲角度和弯曲距离对流场的影响，得到一定管道宽度下多组合弯曲角度和弯曲距离的流场特征参数及漩涡脱落特征。研究结果表明：弯管内圆柱绕流流场是弯管和圆柱之间相互作用的结果，弯曲段的存在使尾迹流场呈不对称分布；流道宽度对流场特征参数有显著影响，流道越窄，流场越复杂，圆柱前后压差越大，涡长约增长1.4倍，分离角约增大3°，圆柱后壁面会出现附壁涡；压力系数、阻力系数平均值和升力系数均方根随弯曲角度增大明显增大，在为90°时达到最大值；随弯曲距离增大，弯曲段对圆柱后尾迹流场的影响越来越小。

圆柱绕流；流道弯曲；尾迹演化；漩涡脱落；特征参数

钝体绕流广泛存在于能源动力工程的生产过程中。由于流动分离等复杂相互作用，钝体绕流的设备极易被诱发振动，从而受到破坏产生事故[1]，因此，钝体绕流尾迹流场特性一直是应用流体力学的研究热点。钝体尾迹漩涡的形成和脱落是剪切层之间相互作用的结果[2−3]，其尾迹特性与雷诺数、流道宽度和钝体形状等因素密切相关。NORBERG等[4−5]在雷诺数为100~3×105范围内对柱体表面受力进行分析，发现雷诺数变化对圆柱表面压力有显著影响。……