圓柱繞流的數(shù)值模擬及穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的方法，計(jì)算了二維不同雷諾數(shù)工況下的圓柱繞流流動(dòng)。用層流的方法分別計(jì)算了無限域中Re=26，100和兩平行平板間Re=40，100工況下的圓柱繞流流動(dòng)。用大渦模擬（LES）的方法分別計(jì)算了無限域中Re=200，400和無限域中具有二次渦街的Re=200工況下的圓柱繞流流動(dòng)。而后用能量梯度理論研究了以上計(jì)算得到的流場(chǎng)的穩(wěn)定性，通過研究發(fā)現(xiàn)得出了如下結(jié)論：
　?。?）驗(yàn)證了能量梯度理論關(guān)于壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)的穩(wěn)

2、定性判定準(zhǔn)則，即對(duì)于壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)，湍流轉(zhuǎn)捩的充要條件是流體流動(dòng)的時(shí)均速度剖面中存在拐點(diǎn)。
　?。?）驗(yàn)證了能量梯度理論關(guān)于剪切驅(qū)動(dòng)流動(dòng)的穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則，即對(duì)于剪切驅(qū)動(dòng)流動(dòng)，湍流轉(zhuǎn)捩的充要條件是流體流動(dòng)的時(shí)均速度剖面中存在零速度梯度。
　　（3）對(duì)于兩平行平板間和無限域中沒有卡門渦街情況下的圓柱繞流流動(dòng)，圓柱后附著的兩個(gè)尾渦對(duì)流場(chǎng)流動(dòng)的穩(wěn)定性沒有影響，即對(duì)于卡門渦街的形成沒有影響。
　?。?）對(duì)于兩平行平板間的圓柱繞流流

3、動(dòng)，圓柱尾跡中旋渦的脫落源于圓柱近尾跡中的絕對(duì)不穩(wěn)定性和圓柱兩側(cè)的剪切層的相互作用；而對(duì)于無限域中的圓柱繞流流動(dòng)，流場(chǎng)的不穩(wěn)定性源于圓柱兩側(cè)剪切層的不穩(wěn)定性。
　?。?）對(duì)于尾跡中具有卡門渦街的圓柱繞流流動(dòng)，無論是壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)還是剪切驅(qū)動(dòng)流動(dòng)，在圓柱的尾跡中，都是卡門渦街的渦內(nèi)部最先發(fā)生失穩(wěn)。且其失穩(wěn)的機(jī)理是由于渦內(nèi)部分別對(duì)應(yīng)于時(shí)均速度剖面中的拐點(diǎn)（壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)），和時(shí)均速度剖面中的零速度梯度（剪切驅(qū)動(dòng)流動(dòng)）而引起的。