圆柱绕流流场结构的大涡模拟研究 被引量：34

1

作者 郝鹏 李国栋 +1 位作者 杨兰 陈刚 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期437-443,487-488,共7页

为进一步揭示绕流现象的形成机理,本文分别对处于层流稳态区、尾流过渡区、剪切层转换区Re分别为26、200、1.4×105的三种典型流态下的单圆柱绕流进行了二维数值模拟研究。Re为26时应用层流模型直接求解N-S方程,而Re分别为200、1.4&... 为进一步揭示绕流现象的形成机理,本文分别对处于层流稳态区、尾流过渡区、剪切层转换区Re分别为26、200、1.4×105的三种典型流态下的单圆柱绕流进行了二维数值模拟研究。Re为26时应用层流模型直接求解N-S方程,而Re分别为200、1.4×105时使用大涡模拟的方法进行计算。数值模拟很好地再现了稳定的涡旋结构、周期性交替脱落的卡门涡街结构、不规则的涡旋结构,在此基础上分析了尾流结构的基本特征及其压强分布规律、平均的流场特性、积分参数(如升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔等),并与有关研究成果进行了对比。研究发现,采用不同流动介质时流场特性有所差异,空气为介质时的计算结果更符合实验的成果,而水为介质时计算结果偏差较大,这主要是由尾流涡旋产生的不合理负压造成的。 展开更多

关键词 圆柱绕流 大涡模拟 尾流结构 特征参数

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典型汽车尾流结构的研究 被引量：20

2

作者 傅立敏 刘锡国 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 1996年第6期343-347,共5页

本文通过对车身周围流态的烟流流态显示试验、尾流的速度和总压测定试验,研究了典型车型的尾流结构及其对空气动力特性的影响。

关键词 汽车 气动力 特性 尾流结构 空气动力

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近底水平圆柱振荡绕流的三维数值模拟 被引量：13

3

作者 陈兵 李玉成 赖国璋 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2002年第1期9-16,共8页

在 Honji和 Sarpkaya等人的实验研究中发现 ,绕圆柱的振荡流并不是简单的二维流动 ,而是存在复杂的三维流态。本文用有限元方法求解原始变量的 Navier- Stokes方程 ,模拟了Re数为 392、Kc数为 2时正弦振荡流绕平面附近圆柱的流动。分析... 在 Honji和 Sarpkaya等人的实验研究中发现 ,绕圆柱的振荡流并不是简单的二维流动 ,而是存在复杂的三维流态。本文用有限元方法求解原始变量的 Navier- Stokes方程 ,模拟了Re数为 392、Kc数为 2时正弦振荡流绕平面附近圆柱的流动。分析了三维流场结构的特点 。 展开更多

关键词 近底水平圆柱 振荡绕流 三维数值模拟 有限元法 NAVIER-STOKES方程 平面边界 尾流结构 不可压粘性流体

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汽车流场及尾部涡系数值模拟 被引量：9

4

作者 傅立敏 沈俊 王靖宇 《吉林工业大学自然科学学报》 CSCD 2000年第2期6-9,共4页

对红旗ＣＡ７７４轿车进行了数值模拟，得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构。成功地模拟出了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上对流场气流的横、纵向流动状况，尾部涡系结构，气流分离及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析... 对红旗ＣＡ７７４轿车进行了数值模拟，得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构。成功地模拟出了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上对流场气流的横、纵向流动状况，尾部涡系结构，气流分离及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。通过与试验结果对比，证实了数值模拟结果是正确的。 展开更多

关键词 数值模拟 尾流结构 CFD 拖拽涡 汽车流场

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高雷诺数下方柱绕流特性的数值模拟 被引量：14

5

作者 周强 廖海黎 曹曙阳 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期533-539,共7页

为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性,基于开源计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)软件Open Foam平台,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,对均匀来流作用下的方柱绕流... 为研究高雷诺数为22 000下方柱周围流场形态及气动力特性,基于开源计算流体动力学(computational fluid dynamic,CFD)软件Open Foam平台,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,对均匀来流作用下的方柱绕流进行了三维数值模拟.首先,通过对基于时间积分的平均积分分量的比较,验证了本数值计算的准确性;其次,深入分析了方柱周围及其尾流区的流场结构,给出了流场结构的平均和湍流特征,并在此基础上,研究了其气动力特性;最后,分析了两种长径比下表面压力的展向空间相关性.研究结果表明:雷诺数为22 000下方柱尾流区回转长度为1.37倍方柱宽度,Strouhal数为0.121,脉动升力系数为1.40;展向长度取8倍方柱宽度可更准确地获得周围湍流特性. 展开更多

关键词 方柱绕流 大涡模拟 流场特性 尾流结构 空间相关性

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中等雷诺数圆球绕流的数值研究 被引量：12

6

作者 任安禄 李广望 邹建峰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期644-648,共5页

采用三维黏性不可压缩流场分块耦合计算方法计算圆球绕流问题.动量方程分别采用高精度和常规精度离散,压力泊松方程采用二阶中心差分格式离散.出口边界条件为无反射边界条件;计算网格为全流场封闭的H-O型网格.计算了雷诺数为8.9～1000.... 采用三维黏性不可压缩流场分块耦合计算方法计算圆球绕流问题.动量方程分别采用高精度和常规精度离散,压力泊松方程采用二阶中心差分格式离散.出口边界条件为无反射边界条件;计算网格为全流场封闭的H-O型网格.计算了雷诺数为8.9～1000.0时圆球绕流受到的阻力,分析尾涡形状及长度随雷诺数的变化规律.计算得到的阻力系数和尾涡长度与实验结果符合较好.用高精度算法研究了尾涡结构问题,在雷诺数为1000.0时成功地获得了尾流发夹涡现象. 展开更多

关键词 不可压缩黏性流 圆球绕流 区域分解法 尾流结构

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尾翼定位对斜背式轿车气动特性影响的研究 被引量：9

7

作者 姜岩 康宁 《车辆与动力技术》 2004年第3期9-13,共5页

该文以简化的斜背式轿车模型为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR—CD为工具,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算了加装尾翼前和加装尾翼后两种车速下的车身阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证了数值计算结果的正确... 该文以简化的斜背式轿车模型为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR—CD为工具,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算了加装尾翼前和加装尾翼后两种车速下的车身阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证了数值计算结果的正确性.计算结果表明,尾翼的加装可以改善尾流结构,从而使气动特性也得到改善. 展开更多

关键词 轿车 车身 车速 加装 车模 尾翼 尾流结构 气动特性 升力系数 计算流体力学

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25°Ahmed模型射流主动控制气动减阻策略 被引量：9

8

作者 张英朝 杜冠茂 +1 位作者 朱会 田思 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期100-108,共9页

采用剪切应力输送(SST)κ-ω(湍动能-比耗散率)湍流模型对标准25°Ahmed模型进行基于计算流体力学(CFD)数值模拟的稳态射流减阻研究.在模型尾部设置射流孔,分别探究各位置处射流孔的孔径、到边线的距离、形状、射流速度和角度的最佳... 采用剪切应力输送(SST)κ-ω(湍动能-比耗散率)湍流模型对标准25°Ahmed模型进行基于计算流体力学(CFD)数值模拟的稳态射流减阻研究.在模型尾部设置射流孔,分别探究各位置处射流孔的孔径、到边线的距离、形状、射流速度和角度的最佳值,分析不同射流状态对流场结构、总阻力系数及局部阻力系数的影响.仿真的基本工况与风洞实验数据一致性很好,验证所采用数值方法的准确性和可靠性.研究结果表明,与未设置射流孔的模型相比,设置射流方案的模型尾流结构得以改善,纵向涡得以抑制,同时其阻力系数明显降低.单独位置布置射流孔方案中在斜面上方进行射流时,阻力系数最低,为0.252 2,减阻率为11.3%.通过正交试验获得最佳组合方案得到阻力系数0.246 7,减阻率达13.23%. 展开更多

关键词 外流场 主动控制 尾流结构 射流 气动减阻

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仿生球体形态对高速磁浮列车减阻的影响 被引量：4

9

作者 周丹 陈怀博 +1 位作者 孟石 李金柱 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1592-1602,共11页

采用基于SST k-ω双方程的IDDES湍流模型,在高速磁浮列车流线型部位设置不同形态的仿生球体结构,对其减阻性能进行瞬态模拟。研究结果表明:仿生球体结构不仅可以有效降低尾流流速,削弱尾流的整体强度,而且能够约束尾涡的发展,减小尾涡... 采用基于SST k-ω双方程的IDDES湍流模型,在高速磁浮列车流线型部位设置不同形态的仿生球体结构,对其减阻性能进行瞬态模拟。研究结果表明:仿生球体结构不仅可以有效降低尾流流速,削弱尾流的整体强度,而且能够约束尾涡的发展,减小尾涡的辐射范围;球体结构减小了尾车流动分离位置处的高速流区面积,并有效延缓了湍流的猝发性,使得湍流强度降低,边界层厚度变窄;仿生球体结构对列车风产生一种吸附作用,使得高速区被集中在距离尾车鼻尖更近的部位,尾流的流速波动变小;球体形态差异对流场结构的影响较大,与凸包形态的球体结构相比,凹坑形态的球体结构对尾流强度的削弱作用更显著,对流动分离位置边界层的作用效果更好,对列车风的吸附能力更强;凸包形态和凹坑形态的仿生球体结构可分别减小7.64%和14.58%的尾车气动阻力,但会分别增大2.33%和1.16%的头车气动阻力。 展开更多

关键词 高速磁浮列车 仿生球体形态 尾流结构 列车风 气动阻力

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亚临界雷诺数下圆柱体尾流结构的数值模拟 被引量：8

10

作者 周强 曹曙阳 周志勇 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期33-38,共6页

在典型亚临界雷诺数下,运用基于Smagorinsky亚格子模型的大涡模拟(LES)方法,对均匀来流作用下的圆柱体绕流问题进行三维数值模拟.通过比较基于时间积分的平均积分分量,验证了数值计算结果的准确性,然后分析了尾流区的流场结构,并给出了... 在典型亚临界雷诺数下,运用基于Smagorinsky亚格子模型的大涡模拟(LES)方法,对均匀来流作用下的圆柱体绕流问题进行三维数值模拟.通过比较基于时间积分的平均积分分量,验证了数值计算结果的准确性,然后分析了尾流区的流场结构,并给出了平均流场以及湍流流场的流场特征.此外,解释了数值结果与早期试验结果间存在微小差异的原因,同时指出回转长度是尾流结构特性中最重要的特征参数. 展开更多

关键词 圆柱绕流 大涡模拟(LES) 尾流结构 回转长度 平均积分分量

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基于动态亚格子模型的方柱绕流大涡模拟 被引量：7

11

作者 张海涛 曹曙阳 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第3期434-439,共6页

目的对高雷诺数下的方柱绕流进行数值模拟,得到方柱下流场时间平均结果以及湍流流场的流场特征,用于验证亚格子模型对大涡模拟(LES)计算精确性的影响.方法基于有限体积法(FVM)的流体计算开源软件OpenFOAM,采用两种不同动态亚格子模型下... 目的对高雷诺数下的方柱绕流进行数值模拟,得到方柱下流场时间平均结果以及湍流流场的流场特征,用于验证亚格子模型对大涡模拟(LES)计算精确性的影响.方法基于有限体积法(FVM)的流体计算开源软件OpenFOAM,采用两种不同动态亚格子模型下的大涡模拟方法,模拟高雷诺数(Re=2.2×104)下的方柱绕流.结果通过数值计算得到流场完整的平均和脉动结构,并得到阻力系数、升力系数、斯托拉哈数等重要的气动力参数,经对比与试验实际情况吻合.结论高雷诺数复杂流场下亚格子应力的封闭形式对大涡模拟的计算结果有重要的影响,采用动态模拟技术一方程模型计算结果优于常规的Smagorinsky模型,在高雷诺数复杂流场下的计算是高效的,为结构抗风的数值研究提供了参考. 展开更多

关键词 大涡模拟 方柱绕流 亚格子模型 尾流结构 数值模拟

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汽车流场数值模拟 被引量：6

12

作者 贾海庆 王成玲 《汽车科技》 2007年第6期18-21,共4页

对某项目轿车进行了数值模拟,介绍了汽车形体外流场的模拟原理和步骤,得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上,对流场气流的横纵向流动状况、尾部涡系结构,气流分离机理以及拖拽... 对某项目轿车进行了数值模拟,介绍了汽车形体外流场的模拟原理和步骤,得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上,对流场气流的横纵向流动状况、尾部涡系结构,气流分离机理以及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。 展开更多

关键词 数值模拟 尾流结构 拖拽涡 汽车

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不同侧风角作用下Ahmed模型空气动力学特性分析

13

作者 侯卜瑛 赵萌 +3 位作者 刘印桢 刘振 兰兴博 王志敏 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第2期465-471,共7页

通过3种数值模拟方法的对比分析,得到最优的模拟方案,故采用分离涡方法对Ahmed模型气动特性进行研究,分析了不同侧风角对钝体尾流的涡量、湍流强度、压力及流线的分布规律的影响,得到了力和力矩系数的变化特征,总结了尾流倾斜角度随侧... 通过3种数值模拟方法的对比分析,得到最优的模拟方案,故采用分离涡方法对Ahmed模型气动特性进行研究,分析了不同侧风角对钝体尾流的涡量、湍流强度、压力及流线的分布规律的影响,得到了力和力矩系数的变化特征,总结了尾流倾斜角度随侧风角变化的综合公式。研究结果表明,侧风角对钝体尾流特征参数影响不是单调的,在侧风角为30°时钝体尾部涡量最大;钝体尾流倾斜角度与气动力系数随侧风角的增大而增大;侧风角50°时的钝体背部迎风侧压力和头部平均速度也达到最大值。研究结果可以为复杂横向来流条件下汽车运行的安全性和稳定性提供一定依据。 展开更多

关键词 Ahmed模型 分离涡模拟 侧风 侧风角 尾流结构

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车尾造型对凹坑型非光滑车身气动减阻的影响 被引量：5

14

作者 杨易 聂云 +2 位作者 徐永康 谷正气 范光辉 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期300-306,共7页

将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式、斜背式、阶梯背式3种模型的尾部,分析了3种不同车型的尾流结构,研究不同的汽车尾部造型对非光滑车身气动减阻的影响。通过对模型外部流场的数值计算,比较光滑模型和非光滑模型尾部流场、压力、湍... 将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式、斜背式、阶梯背式3种模型的尾部,分析了3种不同车型的尾流结构,研究不同的汽车尾部造型对非光滑车身气动减阻的影响。通过对模型外部流场的数值计算,比较光滑模型和非光滑模型尾部流场、压力、湍动能等参数,对比不同尾部造型非光滑表面流场差异,分析非光滑表面气动减阻的机理,解释不同车尾造型减阻率差异的原因,为进一步研究车身非光滑表面气动减阻效果提供理论依据。 展开更多

关键词 尾部造型 气动减阻 非光滑表面 尾流结构

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轿车尾部流场的数值模拟研究 被引量：5

15

作者 傅立敏 扶原放 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第z1期105-109,共5页

本文以简化的轿车模型为研究对象,利用固定边界和移动边界条件进行了数值模拟,得到了该轿车的气动力数据、尾流速度场、气流迹线、尾流结构及尾部涡系.与CA774对比研究表明,该轿车改善了尾流结构,从而使气动特性改善、气动系数明显降低.

关键词 数值模拟 尾流结构 拖拽涡 移动边界

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基于涡流发生器的Ahmed模型分离流被动控制实验 被引量：5

16

作者 李斌斌 姚勇 +1 位作者 印帅 顾蕴松 《西南科技大学学报》 CAS 2016年第3期95-101,共7页

能源危机和环境恶化使人们意识到提高车辆燃油经济性的必要性,从而推动了车辆气动减阻技术的研究。选择具有尾部典型特征的30°倾角Ahmed模型为研究对象,通过在模型尾部安装涡流发生器控制装置,利用七孔探针测试技术研究了涡流发生... 能源危机和环境恶化使人们意识到提高车辆燃油经济性的必要性,从而推动了车辆气动减阻技术的研究。选择具有尾部典型特征的30°倾角Ahmed模型为研究对象,通过在模型尾部安装涡流发生器控制装置,利用七孔探针测试技术研究了涡流发生器不同排列方式对尾流场的控制特性。结果表明,在实验状态下,Ahmed模型尾部存在大范围低压分离区,该分离区长度约为模型总长度的50%,是形成压差阻力的主要原因;涡流发生器排列方式对模型的尾流结构影响较大,当涡流发生器产生的流向涡与模型尾部分离涡运动方向相同时,分离流动控制效果明显,流向涡使得沿车身底层的动量掺混作用增强,模型尾流区的相对压差恢复系数可增加6.94%,尾流区长度降低40%;与之运动方向相反的流向涡会对模型尾部的分离涡运动产生阻碍作用,导致模型尾部流场中的压力降低。 展开更多

关键词 AHMED 模型 涡流发生器 气动减阻 尾流结构 七孔探针

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不同流动状态下旋转圆柱扰流数值模拟研究 被引量：3

17

作者 唐卫国 陈威 +2 位作者 吴轶钢 陈硕 李晓彬 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2022年第2期247-253,共7页

文中利用Fluent软件对层流(Re=200)与湍流(Re=3900)两种流动状态下的旋转圆柱绕流进行数值模拟研究,分析了不同转速比α(0≤α≤8)下旋转圆柱绕流特性,对比研究升力系数C_(L)、阻力系数C_(D)、斯特劳哈尔数Sr及尾部涡流情况.结果表明:... 文中利用Fluent软件对层流(Re=200)与湍流(Re=3900)两种流动状态下的旋转圆柱绕流进行数值模拟研究,分析了不同转速比α(0≤α≤8)下旋转圆柱绕流特性,对比研究升力系数C_(L)、阻力系数C_(D)、斯特劳哈尔数Sr及尾部涡流情况.结果表明:随着旋转比的增加,两种流态下均发现了五种尾流结构形态,但在高旋转比下存在区别;水动力系数随旋转比的变化规律一致,升力系数均值增大,阻力系数均值先减小后增大,Sr随旋转比的增大而减小,且第二不稳定阶段的Sr值比第一不稳定阶段要小很多;与层流相比,湍流情况下升阻力系数均值(时间均值)随旋转比变化速率较缓,而Sr值随旋转比变化较快. 展开更多

关键词 旋转圆柱绕流 数值模拟 水动力系数 尾流结构 旋转比

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尾翼剖面形状对斜背式轿车气动特性影响的研究 被引量：3

18

作者 姜岩 康宁 《车辆与动力技术》 2005年第1期10-13,共4页

该文以简化的斜背式轿车模型为研究对象, 以商用计算流体力学软件STAR-CD为工具, 利用移动边界条件进行三维数值模拟, 计算了加装尾翼前和加装不同剖面形状的尾翼后的车身阻力系数和升力系数, 并通过与试验结果的对比, 验证了数值计算... 该文以简化的斜背式轿车模型为研究对象, 以商用计算流体力学软件STAR-CD为工具, 利用移动边界条件进行三维数值模拟, 计算了加装尾翼前和加装不同剖面形状的尾翼后的车身阻力系数和升力系数, 并通过与试验结果的对比, 验证了数值计算结果的正确性. 计算结果表明, 尾翼的加装可以改善尾流结构, 而选择合理的尾翼剖面形状, 则能使得气动特性得到最佳改善效果. 展开更多

关键词 轿车 车身 加装 尾翼 车模 尾流结构 升力系数 气动特性 计算流体力学 剖面

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串列双旋转圆柱群绕流特性及互扰效应研究

19

作者 涂佳黄 黄林茜 +3 位作者 肖毅凡 吴苏莉 彭世中 吴楷 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期1315-1326,共12页

本文基于Fluent计算软件,对Re=200条件下,串列双旋转圆柱三维绕流问题进行数值模拟研究。探究不同间距比(L/D=1.5-5.0)和旋转速率(α=0.0-4.0)对旋转圆柱流体力系数、表面压力系数、流场特性以及涡脱落的影响。研究表明:流向涡主要由下... 本文基于Fluent计算软件,对Re=200条件下,串列双旋转圆柱三维绕流问题进行数值模拟研究。探究不同间距比(L/D=1.5-5.0)和旋转速率(α=0.0-4.0)对旋转圆柱流体力系数、表面压力系数、流场特性以及涡脱落的影响。研究表明:流向涡主要由下游圆柱产生,当旋转速率较小(α<2)时为大涡结构,当α≥2时则转变为混合交错排列的小尺度结构;展向涡则主要由上游圆柱产生将下游圆柱包裹在内;圆柱旋转会导致尾流呈现不对称模态,尾涡向下侧发生偏移,随着转速的增加,圆柱表面以负压为主,吸力会增大从而抑制尾流的产生;随着α增大,上、下游圆柱阻力系数平均值变化规律相反,而升力系数均方根值变化规律相同;旋转速率对上游圆柱的阻力系数成分的影响较大,导致阻力系数平均值发生异号;仅在小间距比工况下下游圆柱阻力系数平均值会发生异号;当旋转速率较大时,上、下游圆柱的斯托罗哈尔数均会趋于0,随L/D增大其变化速度会加快。 展开更多

关键词 串列双旋转圆柱 间距比 旋转速率 尾流结构 流体力系数

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35°Ahmed模型气动射流减阻主动控制 被引量：4

20

作者 张英朝 杜冠茂 +1 位作者 田思 张喆 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期351-358,共8页

使用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体35°Ahmed模型的尾流场进行仿真,采用主动控制减阻技术,用定常射流的方法研究射流孔的位置、速度等因素对尾部流场的影响。在尾部各个可能减阻的位置布置射流孔,针对不同的射流速度进行分析,并对... 使用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体35°Ahmed模型的尾流场进行仿真,采用主动控制减阻技术,用定常射流的方法研究射流孔的位置、速度等因素对尾部流场的影响。在尾部各个可能减阻的位置布置射流孔,针对不同的射流速度进行分析,并对不同位置采用逐步优化减阻的方法,找到最好的减阻工况。研究结果表明:与原始工况相比,采用射流减阻方案的模型尾流结构得到了明显改善;控制了模型尾部的分离涡;改变了车体的压力变化;降低了模型的压差阻力,使其阻力系数明显降低;实现了超过6%的减阻效果,达到了减阻的目的。 展开更多

关键词 车辆工程 主动控制 射流 尾流结构 气动减阻

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