轴向来流作用下多圆柱体绕流的涡演化特性研究

【作者】 吴晓东； 卢志明；

【机构】 上海市应用数学与力学研究所,上海大学力学与工程科学学院； 上海市飞行器力学与控制研究院；

【摘要】 轴向来流作用下多圆柱体绕流的涡演化是导致柱体流致振动的重要原因之一。本文采用浸没边界法对轴向来流作用下的多圆柱体绕流进行了直接数值模拟,数值计算方法已经过充分验证。通过改变雷诺数和圆柱体间隙比,系统研究了中心通道和壁通道的速度和压力分布,定量刻画了湍流的生成与发展。通过对湍流结构周期性、湍流脉动、能谱等统计特性的分析,进一步揭示了不同圆柱体湍流结构的相互作用机制。研究结果表明,随着雷诺数增大,圆柱体间隙处涡结构的尺度减小,当间隙比较小时圆柱体之间剪切层的不稳定性增强,进而导致不同圆柱体涡结构的相互作用。与壁通道相比,中心通道出现了更加复杂的流动结构导致脉动频率和湍流混合程度提高。通过能谱分析,发现在圆柱体间隙处存在特征频率,该频率反映间隙处存在准周期性流动。此外,采用浸没边界法求解的圆柱体表面受力可用于圆柱振动分析。更多还原