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高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响

上海交通大学学报 2017年第4期51卷 504-512页

作者：高云王盟浩宗智邹丽彭庚西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500 东京大学机械工程学院大连理工大学船舶工程学院大连116024

使用大涡模拟方法,研究了高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响,对不同长度分离盘下作用在圆柱体上的升力系数、拖曳力系数以及尾部流场的无量纲漩涡泄放频率(strouhal数)以及漩涡泄放形态进行了对比分析.分析结果表明:依据升力系... 详细信息

使用大涡模拟方法,研究了高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响,对不同长度分离盘下作用在圆柱体上的升力系数、拖曳力系数以及尾部流场的无量纲漩涡泄放频率(strouhal数)以及漩涡泄放形态进行了对比分析.分析结果表明:依据升力系数以及拖曳力系数随时间历程的变化特性可以将分离盘长度大致划分为3个区间,分别为稳定区间Ⅰ(分离盘长度L=0D时,D为圆柱直径)、非稳定区间Ⅱ(L=0.5D-1.0D)以及再稳定区间Ⅲ(L=1.5 D-8.0D).当分离盘长度从区间I变化到区间Ⅱ时,Strouhal(Sr)数出现突降;当分离盘长度从区间Ⅱ变化到区间Ⅲ时,Sr出现突升.随着分离盘长度的增加,圆柱尾部流场的漩涡泄放形式从2S模式(即从圆柱两侧每次只泄放单个漩涡)逐渐转化为2P模式(即从圆柱两侧每次同时泄放2个漩涡).

关键词：圆柱体分离盘大涡模拟高雷诺数流场特性

高雷诺数下二维对流扩散方程的自动迎风与斜迎风数值解

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四川大学学报（工程科学版） 2006年第6期38卷 18-23页

作者：冯民权郑邦民西安理工大学741信箱陕西西安710048 武汉大学水电学院湖北武汉430072

采用指数函数或幂函数作为自动迎风的权系数,建立高雷诺数(Re)下对流扩散方程的迎风格式。通过坐标系的旋转并变换计算角点的权系数,保持斜迎风效应。在此基础上,提出二维对流扩散方程完全9点格式,可用于任意曲线坐标网格。分析表明,随... 详细信息

采用指数函数或幂函数作为自动迎风的权系数,建立高雷诺数(Re)下对流扩散方程的迎风格式。通过坐标系的旋转并变换计算角点的权系数,保持斜迎风效应。在此基础上,提出二维对流扩散方程完全9点格式,可用于任意曲线坐标网格。分析表明,随着Re的增大,格式不会蜕化成为简单迎风。经典型算例考验,方法是有效的。

关键词：对流扩散自动迎风斜迎风高雷诺数

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高雷诺数下高质量比圆柱涡致振动的数值模拟

工程力学 2015年第6期32卷 200-206,230页

作者：卞正宁罗建辉湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

圆柱的涡致振动一直是研究者们关注的问题,但是以往的研究大多雷诺数不高,或者质量比较低。该文以高质量比圆柱为研究对象,采用质量-弹簧-阻尼系统,基于SST湍流模型,对结构在高雷诺数下发生涡致振动的过程进行了数值模拟和分析。通过流... 详细信息

圆柱的涡致振动一直是研究者们关注的问题,但是以往的研究大多雷诺数不高,或者质量比较低。该文以高质量比圆柱为研究对象,采用质量-弹簧-阻尼系统,基于SST湍流模型,对结构在高雷诺数下发生涡致振动的过程进行了数值模拟和分析。通过流固耦合数值计算,模拟了圆柱涡致振动的高幅分支试验现象,计算所得的最大振幅比随速度比的变化曲线与试验吻合较好。研究结果验证了流固耦合计算方法的正确性,表明SST模型适合于由强逆压梯度引起的边界层分离流动问题。数值模拟显示在高雷诺数下,高质量比的圆柱涡致振动会出现高幅分支。该文的数值分析方法可以为高雷诺数下结构涡致振动问题的研究提供参考。

关键词：涡致振动流固耦合高雷诺数高质量比数值模拟

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高雷诺数下并列双圆柱绕流的大涡模拟

哈尔滨工业大学学报 2019年第6期51卷 193-200页

作者：杜晓庆林伟群施春林孙雅慧上海大学土木工程系上海200444 上海大学风工程和气动控制研究中心上海200444

为澄清并列双圆柱结构发生偏向流现象的流场机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×10~5)研究了并列双圆柱的气动性能及其流场特性随圆柱间距比P/D(P为圆心间距,D为圆柱直径)的变化规律,重点探讨了小间距并列双圆柱的偏向流... 详细信息

为澄清并列双圆柱结构发生偏向流现象的流场机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×10~5)研究了并列双圆柱的气动性能及其流场特性随圆柱间距比P/D(P为圆心间距,D为圆柱直径)的变化规律,重点探讨了小间距并列双圆柱的偏向流现象及其对圆柱气动性能的作用机理.研究结果表明:大涡模拟方法得到的气动力结果与文献风洞试验值吻合良好;随着并列双圆柱间距的增大,绕流场会呈现单一钝体、偏向流和平行涡街等多种流态结构;当P/D=1.1时,绕流场会间歇性地出现单一钝体和偏向流流态,两种流态的气动性能和流场特性有很大差异,圆柱的气动力会随时间发生剧烈变化,呈现非稳态特征;当P/D=1.2～1.5时,绕流场呈现偏向流流态,两个圆柱的气动力和尾流呈现不对称现象,偏向流的偏转方向会出现间歇性地变化,尾流涡脱强度弱,气动力脉动小;当P/D=2～4时,绕流场总体呈现平行涡街流态,尾流涡脱强度强,气动力脉动大,气动干扰减弱.

关键词：并列圆柱大涡模拟高雷诺数气动干扰偏向流

高雷诺数湍流的熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟计算

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上海交通大学学报 2016年第8期50卷 1255-1258,1263页

作者：刘强谢伟王妍中国舰船研究设计中心武汉430064

为了开发基于熵格子玻尔兹曼方法的通用计算流体动力学求解器,建立了熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟标准Smagorinsky亚格子尺度湍流模型的计算模型,探究了其进行高雷诺数湍流模拟的有效性,并且尝试展开了基于熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟... 详细信息

为了开发基于熵格子玻尔兹曼方法的通用计算流体动力学求解器,建立了熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟标准Smagorinsky亚格子尺度湍流模型的计算模型,探究了其进行高雷诺数湍流模拟的有效性,并且尝试展开了基于熵格子玻尔兹曼方法大涡模拟亚格子尺度模型的近壁面研究.得到结论:熵格子玻尔兹曼方法的大涡模拟能够有效进行高雷诺数湍流的数值模拟计算;近壁面处理的Catalano方法对壁面处流场速度的计算结果优于Van Driest方法,而Van Driest方法的优越性表现为模拟计算方法的一致性.

关键词：熵格子玻尔兹曼方法计算流体力学大涡模拟湍流高雷诺数

高雷诺数下覆羽控制直翼型流动分离的位置影响实验

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Acta Mechanica Sinica 2024年第4期40卷 125-135页

作者：巩绪安马兴宇姜楠 Department of Mechanics School of Mechanical EngineeringTianjin UniversityTianjin300354China National Key Laboratory of Aerodynamic Noise Control China Aerodynamics Research and Development CenterSichuan621000China National Key Laboratory of Science and Technology on Aerodynamic Design and Research School of AeronauticsNorthwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China State Key Laboratory of Rail Transit Vehicle System Southwest Jiaotong UniversityChengdu610031China

本文在二维机翼上安装了仿生的覆羽结构,在5.0×105的雷诺数下研究它们控制前缘流动分离的效果.覆羽是指覆盖在鸟类翅膀上的多排短而柔软的带有锯齿状尖端的羽毛.它们覆盖在长而硬的飞羽边缘,使鸟的翅膀保持流线型.当流动分离发生时,这... 详细信息

本文在二维机翼上安装了仿生的覆羽结构,在5.0×105的雷诺数下研究它们控制前缘流动分离的效果.覆羽是指覆盖在鸟类翅膀上的多排短而柔软的带有锯齿状尖端的羽毛.它们覆盖在长而硬的飞羽边缘,使鸟的翅膀保持流线型.当流动分离发生时,这些柔性锯齿形的人工覆羽在来流的激励下能够自适应地变形和颤振.在风洞实验中,本文使用高时间分辨率的粒子图像测速仪(PIV)来测量机翼上表面的速度场,并使用热线风速仪来测量尾流中的高频湍流脉动.安装在20%弦长处的人工覆羽在前缘分离流的激励下会自适应地大幅翻转.安装在80%弦长处的覆羽则会被尾缘卷起的脱落涡向上抬起,并在准平衡状态下轻微摆动.这两类人工覆羽均能够有效地控制流动分离,并减小尾流的湍流脉动强度.

关键词：流动分离风洞实验分离流湍流脉动高时间分辨率热线风速仪高雷诺数锯齿形

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高雷诺数圆柱绕流分离的旋转控制

哈尔滨工程大学学报 2016年第8期37卷 1143-1150页

作者：何颖杨新民陈志华易文俊南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

为了深入研究高雷诺数旋转圆柱绕流的流场特性,采用大涡模拟(LES)方法对雷诺数Re分别为3 900、1.4×105、1.0×V106的圆柱绕流在不同转速条件下的三维流场进行了数值仿真。首先以典型非旋转圆柱绕流为算例与相关研究结果进行了对比,验... 详细信息

为了深入研究高雷诺数旋转圆柱绕流的流场特性,采用大涡模拟(LES)方法对雷诺数Re分别为3 900、1.4×105、1.0×V106的圆柱绕流在不同转速条件下的三维流场进行了数值仿真。首先以典型非旋转圆柱绕流为算例与相关研究结果进行了对比,验证了本文计算方法与结果的准确性,然后对旋转速度α分别为1、2、3、4时的圆柱绕流进行了模拟。结果表明,不同雷诺数条件下旋转效应都可以有效抑制旋涡脱落和尾部湍流的产生,且分离涡随着转速和雷诺数的增大而变小。同时,雷诺数越小,圆柱的升阻比越大,而超临界区升阻力系数的变化趋势不明显且其值较小;雷诺数越大,受到粘性力的影响越小。

关键词：高雷诺数大涡模拟旋转圆柱圆柱绕流旋转控制

高雷诺数下洗涤冷却管内垂直环状降膜流动传热

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高校化学工程学报 2024年第3期38卷 394-403页

作者：王亮王亦飞黄悬悬李婷婷曾杰于广锁华东理工大学洁净煤技术研究所上海200237

为了研究高雷诺数(R_(e)=1.81×10^(4)~4.23×10^(4))下洗涤冷却管内降液膜的传热特性与机理,对管内液膜厚度分布与传热过程进行模拟计算。研究结果表明,槽缝宽度与液膜Re越大,液膜越厚;液相出口温度随壁面温度而上升,最大传热系数约为... 详细信息

为了研究高雷诺数(R_(e)=1.81×10^(4)~4.23×10^(4))下洗涤冷却管内降液膜的传热特性与机理,对管内液膜厚度分布与传热过程进行模拟计算。研究结果表明,槽缝宽度与液膜Re越大,液膜越厚;液相出口温度随壁面温度而上升,最大传热系数约为3.7×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);传热系数随进口温度上升而下降,最大传热系数约为8.3×10^(3)·W(m^(2)·K)^(-1);液膜Re的增加使传热系数上升,最大传热系数约为9.4×10^(3)W·(m^(2)·K)^(-1);表征传热系数h+与液膜Re近似于正比例关系;通过研究气液两相传热发现,传热过程在液膜入口段0~0.1 m处最剧烈;传热系数随气相温度上升而先升高后降低,最大传热系数约为899 W×(m^(2)·K)^(-1);计算数据与试验关联式的最小误差约在10%之内。

关键词：垂直降膜高雷诺数液膜分布对流传热气液相变

高雷诺数湍流风场大涡模拟的并行直接求解方法

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力学学报 2020年第3期52卷 656-662页

作者：包芸习令楚中山大学航空航天学院广州510275

在环境流体力学中,风场是风沙流、风雪流等自然环境特性问题研究的动力源和基础.通常采用壁湍流模型进行风场大涡模拟(large eddy simulation,LES)计算,但受到计算规模的限制使得高雷诺数风场的模拟计算难以实现.并行计算技术是解决大... 详细信息

在环境流体力学中,风场是风沙流、风雪流等自然环境特性问题研究的动力源和基础.通常采用壁湍流模型进行风场大涡模拟(large eddy simulation,LES)计算,但受到计算规模的限制使得高雷诺数风场的模拟计算难以实现.并行计算技术是解决大规模高雷诺数风场大涡模拟的关键技术之一.在不可压湍流风场的LES模拟中,压力泊松方程的并行计算技术是进行规模并行计算的困难点.根据风场流动模拟计算的特点,采用水平网格等距而垂直于地面网格非等距,在解决规模并行计算中求解压力泊松方程的难点问题时,利用FFT解耦三维泊松方程使其变为垂向的一维三对角方程,并利用可并行的三对角方程PDD求解技术,可建立三维泊松方程的直接并行求解技术.结合其它容易并行的动量方程计算,本文建立风场LES模拟的并行直接求解方法(parallel direct method-LES,PDM-LES).在超级计算机上对新方法进行并行效率测试,并行计算效率达到90%.新的方法可用于进行湍流风场大涡模拟的大规模并行计算.计算结果表明,湍流风场瞬时速度分布近壁面存在条带状的拟序结构,平均场的速度分布符合速度对数律特性,风场湍流特性基本合理.

关键词：风场壁湍流高雷诺数并行计算