【摘要】：鈍體繞流一直是流體力學中的經(jīng)典問題,且廣泛存在于工業(yè)中的各個領域。然而,由于鈍體周圍流體運動的復雜性,迄今對該流動現(xiàn)象的研究仍是不完整的,特別是對于具有復雜幾何截面的超橢圓柱、超橢圓顆粒群的繞流分析,尚未形成系統(tǒng)的理論研究。本文采用有限體積法和自適應網(wǎng)格技術(shù),對超橢圓柱在粘性、不可壓縮流體中的物理性質(zhì)進行了研究。并在此基礎上,利用離散單元法堆積出超橢圓顆粒群,重點研究了超橢圓顆粒在流場中所受的阻力及周圍流體的傳熱特性。本文運用Gerris軟件模擬了在無限大流場中具有不同形狀指數(shù)(n)、不同長徑比(E)的超橢圓柱在不同來流攻角()、不同雷諾數(shù)(Re)的繞流過程,分析流場中流體的流動形態(tài)、受力特性和傳熱特性等,并計算出對應的壓力系數(shù)(C_p)、阻力系數(shù)(C_d)和平均努塞爾數(shù)(Nu),揭示了各參數(shù)對繞流過程中的流體流動特性和傳熱特性的影響�；谏鲜瞿M結(jié)果,本文提出了針對超橢圓柱表面C_d和Nu的計算公式。另一方面,本文還研究了孔隙率(k)在0.303~0.836范圍內(nèi)的超橢圓顆粒群在不同工況下的受力特性和傳熱特性。結(jié)果表明:(1)隨著Re的增大,超橢圓顆粒表面的C_d逐漸減小而Nu逐漸增大;(2)隨著k的增大,超橢圓顆粒群孔隙中的速度減小,顆粒表面C_d減小而Nu增大,且當0.6k時,C_d和Nu受k的影響較小;(3)在Re較低的工況中,超橢圓顆粒群中的表觀速度與壓力梯度滿足達西定則,并且超橢圓顆粒群的滲透率(e)隨k呈指數(shù)性增長。
【圖文】：

圖 2-1 超橢圓柱的截面形狀無限大平面中的繞流運動，并考慮計算成本，，本形區(qū)域作為鈍體繞流的流場。如圖 2-2 所示，區(qū)域中，其質(zhì)心位于(8D, 8D)。流體從左端的入以不同的攻角 流經(jīng)超橢圓柱。同時，為了探究超橢圓柱表面設置一不為 0 的溫度wT ，并將，來流攻角 為來流方向和超橢圓主軸方向的夾圓柱在流體運動方向的投影長度。

圖 2-1 超橢圓柱的截面形狀了模擬出無限大平面中的繞流運動，并考慮計算成本，本文選取一×32D 的矩形區(qū)域作為鈍體繞流的流場。如圖 2-2 所示，將一個固放置在該區(qū)域中，其質(zhì)心位于(8D, 8D)。流體從左端的入口以恒定流入，并且以不同的攻角 流經(jīng)超橢圓柱。同時，為了探究繞流過程，本文在超橢圓柱表面設置一不為 0 的溫度wT ，并將入口處的流 0。其中，來流攻角 為來流方向和超橢圓主軸方向的夾角，特征 0° 時超橢圓柱在流體運動方向的投影長度。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O357.5

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本文編號：2656134