留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择

乔永亮 桂洪斌 刘祥鑫

引用本文:
Citation:

三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择

  • 中图分类号: TV135

Analysis of three-dimensional numerical simulation methods for turbulent flow past circular cylinder

  • 摘要: 研究湍流模拟方法对三维圆柱绕流数值模拟精度的影响,分别采用雷诺平均法(RANS)中的κ-ω模型、SST模型以及大涡模拟法(LES)对亚临界区内雷诺数Re=3 900时的三维圆柱绕流进行数值计算,分析了圆柱体表面的受力、圆柱后流场时均速度特性与瞬时涡量分布情况。结果表明,当流体流过圆柱表面时,圆柱表面出现的与流速方向相反的负压力差区域使流体从圆柱表面分离,引起了不稳定的周期性交替脱落的湍流涡泄,从而在圆柱表面产生周期性波动的升力,同时在圆柱后近流场区域形成回流区。研究还发现,LES法对圆柱体的受力以及流场时均速度特性的模拟效果要优于κ-ω模型与SST模型;相较于前人利用浸入边界法得到的模拟结果,LES法的模拟精度也有了较大提升;同样,通过对瞬时流场涡量等值线图的分析,并与已有的模拟结果进行对比,发现LES法不但可以从整体上表现出漩涡的周期性脱落,而且对流场中不同位置的、复杂的小尺度湍流涡泄也描述得非常细致,得到的自由分离剪切层长度与湍流涡泄的卷曲度更符合湍流涡泄的特征。所以,在亚临界区,LES法对湍流的模拟效果相对较好。
  • [1] 刘明维曾丽琴陈刚沈立龙牟治忠王明镜 . 内河框架码头桩柱绕流水动力特性的二维数值模拟. 水利水运工程学报, 2020, (1): 74-83. doi: 10.12170/20181204005
    [2] 牛晨曦张幸农应强假冬冬 . 流滑型窝崩水流运动和地形变化概化模拟试验. 水利水运工程学报, 2019, (4): 17-23. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.04.003
    [3] 周睿程永光吴家阳 . 基于浸没边界法的水库变动水面模拟及验证. 水利水运工程学报, 2020, (1): 66-73. doi: 10.12170/20180821001
    [4] 徐磊颜士开施伟王刚金玉杰周歆宇孙世宏 . 虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性. 水利水运工程学报, 2019, (4): 42-49. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.04.006
    [5] 程永舟吕行王文森黄筱云夏波 . 波流作用下淹没圆柱局部冲深影响因素分析. 水利水运工程学报, 2019, (6): 69-76. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.008
    [6] 杨敏李宁李宏儒李国锋 . 锚索应力增量法评价边坡稳定性. 水利水运工程学报, 2019, (2): 8-15. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.02.002
    [7] 韩朋廖鹏刘重威倪兵 . 内河航道服务区水域面积仿真分析. 水利水运工程学报, 2019, (4): 24-30. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.04.004
    [8] 杨坡魏炳乾胡红胜杨明阳 . CES模型计算复式河槽过流能力及方法对比. 水利水运工程学报, 2019, (3): 60-66. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.008
    [9] 刘建华杨中华李达李明 . 考虑底部过流的透水框架群阻力系数研究. 水利水运工程学报, 2020, (2): 1-6. doi: 10.12170/20190216001
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  944
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  1009
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 刊出日期:  2016-06-07

三维圆柱绕流数值模拟湍流方法的选择

  • 1. 哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院,山东威海

摘要: 研究湍流模拟方法对三维圆柱绕流数值模拟精度的影响,分别采用雷诺平均法(RANS)中的κ-ω模型、SST模型以及大涡模拟法(LES)对亚临界区内雷诺数Re=3 900时的三维圆柱绕流进行数值计算,分析了圆柱体表面的受力、圆柱后流场时均速度特性与瞬时涡量分布情况。结果表明,当流体流过圆柱表面时,圆柱表面出现的与流速方向相反的负压力差区域使流体从圆柱表面分离,引起了不稳定的周期性交替脱落的湍流涡泄,从而在圆柱表面产生周期性波动的升力,同时在圆柱后近流场区域形成回流区。研究还发现,LES法对圆柱体的受力以及流场时均速度特性的模拟效果要优于κ-ω模型与SST模型;相较于前人利用浸入边界法得到的模拟结果,LES法的模拟精度也有了较大提升;同样,通过对瞬时流场涡量等值线图的分析,并与已有的模拟结果进行对比,发现LES法不但可以从整体上表现出漩涡的周期性脱落,而且对流场中不同位置的、复杂的小尺度湍流涡泄也描述得非常细致,得到的自由分离剪切层长度与湍流涡泄的卷曲度更符合湍流涡泄的特征。所以,在亚临界区,LES法对湍流的模拟效果相对较好。

English Abstract

目录

    /

    返回文章
    返回