免费论文：细长体分离涡低频大振幅非定常特性研究

已有的物面测压实验发现，细长体前体存在频率远低于卡门涡街频率的低频脉动，但对于压力脉动的来源尚不清楚。本文采用大涡模拟方法，对尖拱形细长旋成体前体涡低频大振幅脉动特性进行了研究，证实了前体涡在大迎角下的低频非定常性来源于前体涡的交替振荡。

首先，对采用的数值模拟方法进行了验证。通过网格加密实验，验证了网格的收敛性。其中在网格数目较低时，没有发现前体涡的脉动，随着网格数增加，脉动频率逐渐趋于实验值。通过理论公式和标准卡门涡街算例对模态分解算法正确性、收敛性进行了验证。以Taylor-Green涡的时间演化为计算对象，对大涡模拟中数值格式的耗散性进行了分析。结果表明，采用中心格式计算大涡模拟是比较好的选择，但中心格式计算复杂绕流时容易出现数值振荡。而有界中心格式是比较实用的格式，可以同时兼顾数值耗散性和鲁棒性，因而本文计算采用有界中心格式。

基于大涡模拟方法，在亚临界雷诺数 和 条件下，对尖拱细长体前体涡脉动脉动特性进行了研究。细长体总的长细比为25，头部长细比为3。截面侧向力的计算结果显示，前体截面侧向力的脉动幅度很大，而无量纲频率St =0.054，远低于卡门涡街频率，脉动幅度和频率与实验值符合较好。细长体截面侧向力的脉动频率从前到后逐渐增加，逐渐过渡到卡门涡街的频率St =0.21，而脉动幅度沿轴向逐渐减小。对截面流场动态模分解的结果显示，在前体部分，能量最大的模态来源于前体涡的振荡，而振荡的频率与截面侧向力的频率一致；而在细长体的后体，能量最大的模态来源于卡门涡的脱落。

对迎角和雷诺数对细长体前体低频脉动影响进行了研究。结果表明，在迎角60o之前，前体涡并没有大振幅的脉动，而在70°以后出现很规律的脉动，随着迎角的增加，脉动的无量纲频率逐渐增加，80°迎角时的无量纲频率为St=0.0602。通过 方法提取的三维涡面表明：迎角增大后，前体涡脉动影响区域缩小。在亚临界雷诺数范围内（ReD≤0.2×106），随着雷诺数的增加，无量纲频率基本不变。但雷诺数增加后涡面变得不规则。

来源：半壳优胜育转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/256557.html