串列方形构筑物群绕流及其干扰效应的数值模拟

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jack196409
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多钝体构筑物群体互扰现象在实际工程中经常遇到。当多个钝体以串列、并列、交错或其他方式排列时,即使雷诺数相同,它们的动力力学特性也存在明显差异。本文详细阐述二阶CBS(characteristic-based split)流体有限元方法,给出计算格式,并运用此方法对雷诺数100不同间距比下(两方形构筑物中心距离与构筑物宽度之比)(从1.25到11.0)两串列方形构筑物绕流流场进行数值模拟研究,旨在研究间距比对其流场特性的影响并找出临界间距比。当间距比2.0≤s≤4.0时,上游构筑物后产生由对称停驻涡对形成的回流区。当s>4.0时,该回流区破裂,两构筑物间隙处逐渐产生涡脱落。当间距比3.0≤s≤3.5时,流场为定常流场。两构筑物各项力学参数均在间距比4.5和4.75之间跳跃。可以认定,临界间距比位于4.5和4.75之间。根据间距比和流场干扰模式,雷诺数100时两串列方形构筑物流场的干扰区域可区分为:邻近干扰区域(s≤4.5)、临界干扰区域(4.5<s<4.75)以及尾流干扰区域(s≥4.75)。对不同间距比下(从1.5到15.0)串列多方形构筑物流场进行数值模拟研究。当间距比s≤3.0时,流场为定常流场。随着间距比的增大,在最下游构筑物后的涡街中的涡中心发生侧向位移,逐渐偏离水平中心线。当间距比很大时,其尾流区显现混沌特性,不再出现平行的2S涡街。各构筑物的力学参数均会在某些间距比区间内骤升或骤降。由于受到前一构筑物尾流的影响,后一构筑物周围流场特性更为复杂。各相邻构筑物间的斯托罗哈数(涡脱落频率)存在着一定关联,这表明任一构筑物的涡脱落受其前一构筑物涡脱落的影响,又影响着其后一构筑物的涡脱落。
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