亚临界雷诺数下V型沟槽圆柱减阻数值模拟

发布时间：2025-03-19 04:07

　　 为了深入研究亚临界雷诺数下光滑和沟槽圆柱绕流阻力及流场特性。采用SSTk-w模型对雷诺数Re分别为2×104,6×104,1×105和1.4×105的光滑圆柱和V型沟槽圆柱绕流进行三维流场数值模拟,首先以光滑圆柱绕流为算例与相关实验研究结果进行了对比,验证了SSTk-w方法的准确性,然后在不同雷诺数条件下,开展了V型沟槽圆柱绕流数值模拟研究;与光滑圆柱相比,V型沟槽圆柱具有较好的减阻效果,最大减阻率达28.4%;在相同雷诺数下,沟槽圆柱表面边界层分离点与光滑圆柱表面分离点相比更靠后。V型沟槽织构可有效改变尾流区旋涡脱落频率和尾流区湍流的发展,为隔水管减阻和提高隔水管柱系统的稳定性提供参考。

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【部分图文】：

图１计算域和边界条件注：θ为圆柱面上点与圆心连线和ｘ负方向的夹角

Φ２２），Φ２＝ｍａｘ（２槡ｋ０．０９ωｙ，５００υｙ２ω）详细见文献［１３］。为了更好地模拟逆压梯度流，该模型在对湍流黏度以及２个湍流普朗特数的设计时，都考虑了湍流剪切力效应。因此，ＳＳＴｋ－ｗ模型在模拟逆压梯度、边界层分离、近壁区的绕流旋流等有较大优势。１．３计算边界条件与网....

图３计算域网格Ｆｉｇ．３Ｇｒｉｄｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎ

１期钱权，等：亚临界雷诺数下Ｖ型沟槽圆柱减阻数值模拟１５３３ｂ为Ｖ型沟槽圆柱近壁面网格放大图。为模拟近壁面流场的转捩特征，壁面法向第一层无量纲网格高度满足ｙｐｌｕｓ等于１。图３计算域网格Ｆｉｇ．３Ｇｒｉｄｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｄｏｍａｉｎ２数值验证与结果讨论２．１数值验证....

图４Ｒｅ＝１．４×１０５时光滑圆柱表面时均压力系数Ｃｐ分布曲线Ｆｉｇ．４ＴｉｍｅａｖｅｒａｇｅｄＣｐｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓｍｏｏｔｈｃｙｌｉｎｄｅｒａｔＲｅ＝１．４×１０５

１５４海洋科学进展３７卷光滑圆柱在Ｒｅ＝１．４×１０５时通过数值模拟得到的时均稳态压力系数Ｃｐ＝［ｐ（θ）－ｐ"］／（１２ρＵ"）沿半圆柱表面的分布曲线（图４，其中ｐ（θ）为圆柱表面不同角度下时均压力，θ为圆上的点和圆心连线与流向方向的夹角，ｐ"为来流处压力，Ｕ"为来流速度）。对....

本文编号：4036636