圓柱體結(jié)構(gòu)群廣泛存在于實際工程領(lǐng)域中,如高層建筑、冷卻塔、拉索和橋塔等。流體載荷會影響該類結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性和安全性�；贔luent計算平臺,本文運用大渦模擬方法,對亞臨界雷諾數(shù)下圓柱體結(jié)構(gòu)群三維繞流問題進行數(shù)值計算,全面深入分析串列雙圓柱體、正方形排列四圓柱體和“X”形排列五圓柱體結(jié)構(gòu)群繞流特性,并闡述其互擾效應(yīng),可為工程設(shè)計提供參考依據(jù)。本文主要研究工作如下:（1）研究雷諾數(shù)Re=3900下串列雙圓柱體三維繞流問題,分析間距比對串列雙圓柱體的流體力系數(shù)及其尾流場分布特性的影響,并闡明其內(nèi)在的互擾效應(yīng)和力學(xué)機制。研究發(fā)現(xiàn):隨間距比的增加,雙圓柱體中間區(qū)域流場會發(fā)生較大的變化,流場流動模式由再附著模式轉(zhuǎn)變?yōu)槲擦鳑_擊模式。（2）研究雷諾數(shù)Re=3900下正方形排列四圓柱體結(jié)構(gòu)群三維繞流問題,分析來流攻角（α）與間距比（L/D）兩個關(guān)鍵參數(shù)對四圓柱體的流體力系數(shù)及其尾流場分布特性的影響,并闡明其內(nèi)在的互擾效應(yīng)與力學(xué)機制。研究發(fā)現(xiàn):來流攻角和間距比的變化對四圓柱體結(jié)構(gòu)群繞流特性、流場流動模態(tài)及其互擾效應(yīng)的影響較大。當(dāng)α=0°、22.5°和45°時,不同間距比工況下,正方形排列四圓柱體結(jié)構(gòu)群... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－２單圓柱體表面的平均壓力系數(shù)分布圖??

據(jù)進行了對比分析。研宄發(fā)現(xiàn)：本文的計算結(jié)果與文獻［６７］的物理試驗結(jié)果更為接近；三者的??數(shù)值有較小差異，且變化趨勢相同。??圖２－３?（ｂ）給出了尾流區(qū)不同特征位置順流向時均流速（ｚ／／７＝０．５０高度截面）沿橫流向的??分布特性，分別選取了?ｘ／Ｄ＝０．５８、］．０４、１．５８和２．０２四個特征位置的剖面時均流速。從圖可以??看出，隨著尾流場特征位置與圓柱體中心位置距離的增大，時均流速分布由“Ｕ”字型向“Ｖ”字??型過渡，逐漸趨于平緩。在ｘ／Ｚ）＝０．５８特征位置處的剖面時均流速呈“Ｕ”字型分布，在ｘ／Ｄ＝〗．０４??特征位置處的剖面時均流速由“Ｕ”字型分布向“Ｖ”字型過渡；在ｘ／Ｄ＝ｌ．５８特征位置處的剖面時??均流速呈“乂”字型分布；在１／／＞２．０２特征位置處的剖面時均＾荒速幾乎呈“一”字型分布。這表明??圓柱體對順流向２Ｄ范圍內(nèi)的尾流場順流向流速分布有較大的影響，且隨圓柱體中心與順流向??尾流場的距離變大，該影響逐漸減弱。同樣地，將計算得到的結(jié)果與文獻［１４，?６３］的數(shù)值計算??結(jié)果進行了比較，二者高度吻合。??〇？－?“?ｖ?＼ｘｘｘ＞／、—＾二￣?????—■?▽殳獻㈨?ｊ??、０．２?－?／？?▽文獻｜６７】?＾??Ｓ?１?????Ｍ?〇［?秦丨５Ｓ??■°－２?■?Ｗ?

據(jù)進行了對比分析。研宄發(fā)現(xiàn)：本文的計算結(jié)果與文獻［６７］的物理試驗結(jié)果更為接近；三者的??數(shù)值有較小差異，且變化趨勢相同。??圖２－３?（ｂ）給出了尾流區(qū)不同特征位置順流向時均流速（ｚ／／７＝０．５０高度截面）沿橫流向的??分布特性，分別選取了?ｘ／Ｄ＝０．５８、］．０４、１．５８和２．０２四個特征位置的剖面時均流速。從圖可以??看出，隨著尾流場特征位置與圓柱體中心位置距離的增大，時均流速分布由“Ｕ”字型向“Ｖ”字??型過渡，逐漸趨于平緩。在ｘ／Ｚ）＝０．５８特征位置處的剖面時均流速呈“Ｕ”字型分布，在ｘ／Ｄ＝〗．０４??特征位置處的剖面時均流速由“Ｕ”字型分布向“Ｖ”字型過渡；在ｘ／Ｄ＝ｌ．５８特征位置處的剖面時??均流速呈“乂”字型分布；在１／／＞２．０２特征位置處的剖面時均＾荒速幾乎呈“一”字型分布。這表明??圓柱體對順流向２Ｄ范圍內(nèi)的尾流場順流向流速分布有較大的影響，且隨圓柱體中心與順流向??尾流場的距離變大，該影響逐漸減弱。同樣地，將計算得到的結(jié)果與文獻［１４，?６３］的數(shù)值計算??結(jié)果進行了比較，二者高度吻合。??〇？－?“?ｖ?＼ｘｘｘ＞／、—＾二￣?????—■?▽殳獻㈨?ｊ??、０．２?－?／？?▽文獻｜６７】?＾??Ｓ?１?????Ｍ?〇［?秦丨５Ｓ??■°－２?■?Ｗ?

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]不同長細(xì)比圓柱繞流的大渦模擬[J]. 端木玉,萬德成.  水動力學(xué)研究與進展（A輯）. 2016(03)
[3]湍流場多柱體繞流形態(tài)和水動力特性研究[J]. 于定勇,張廣成,馬朝暉.  中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(06)
[4]用SST-DES和SST-URANS方法數(shù)值模擬亞臨界雷諾數(shù)下三維圓柱繞流問題[J]. 趙偉文,萬德成.  水動力學(xué)研究與進展A輯. 2016(01)
[5]Re=3900圓柱繞流的三維大渦模擬[J]. 戰(zhàn)慶亮,周志勇,葛耀君.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2015(12)
[6]正方形排列四圓柱繞流的數(shù)值模擬[J]. 高文文,張偉.  天津城建大學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[7]并列雙圓柱繞流的水動力特性研究[J]. 于定勇,崔肖娜,唐鵬.  中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(05)
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碩士論文
[1]串列三柱體風(fēng)壓分布與氣動力的干擾效應(yīng)研究[D]. 趙會濤.石家莊鐵道大學(xué) 2017
[2]圓柱群繞流的實驗及數(shù)值模擬研究[D]. 李強.浙江大學(xué) 2014
[3]基于譜單元法的多圓柱繞流及其互擾效應(yīng)數(shù)值模擬[D]. 桂曉瀾.上海交通大學(xué) 2012
[4]三維圓柱繞流及渦激振動的數(shù)值模擬[D]. 杜遠(yuǎn)征.天津大學(xué) 2012
[5]串列方形構(gòu)筑物群繞流及其干擾效應(yīng)的數(shù)值模擬[D]. 吳七二.上海交通大學(xué) 2011



本文編號：2969404