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雷诺数为3900时三维圆柱绕流的大涡模拟
  • ISSN号:1005-9865
  • 期刊名称:海洋工程
  • 时间:2016
  • 页码:11-20
  • 期号:06
  • 便笺:32-1423/P
  • 分类:O351.2[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者地址:上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心;江苏海事职业技术学院;
  • 作者机构:[1]上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240, [2]江苏海事职业技术学院,江苏南京212003
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51379125,51490675,11432009,51411130131); 长江学者奖励计划(2014099); 上海高校特聘教授(东方学者)岗位跟踪计划(2013022); 工信部高技术船舶数值水池创新专项课题(2016-23/09)
中文摘要:

自从人们对层流的圆柱绕流现象有了系列研究及清楚的认识后,人们逐渐把目光投向湍流的圆柱绕流,但相关研究主要关注于模拟湍流方法的数值格式和精度问题,而忽略了对高雷诺下圆柱绕流流场本身的认识及规律的总结。基于开源代码Open FOAM的大涡模拟方法以连续方程和Navier-Stokes方程为控制方程,选用Smargorinsky模式为亚格子应力模型,采用有限体积法和一次预测两次修正的PISO算法,对Re=3 900时三维圆柱绕流问题进行了数值模拟研究,并着重分析了其尾流特征和性质。数值计算结果表明:大涡模拟方法可以模拟出细致的流场结构,该雷诺数下的圆柱绕流具有很强的三维及湍流效应,在圆柱后方约一倍直径的范围内存在回流区域,在靠近圆柱壁面的尾流区域的速度剖面呈"U"型,远离壁面的速度剖面呈"V"型。瞬时速度剖面始终围绕着时均速度的周围脉动,且距离圆柱越远瞬时速度场的脉动范围越大。

英文摘要:

After a series of studies of laminar flow around circular cylinders,clear understanding was gained. People then set their sights on turbulent flow problems. However,relevant research mainly focused on the scheme and precision of numerical simulation methods at high Reynolds numbers; less attention was paid to the understanding of turbulent flow around circular cylinders itself. The simulations were carried out using large eddy simulation( LES) solver within the open source code Open FOAM. The Navier- Stokes equations were discretized by the Finite Volume Method; the Smargorinsky model was chosen as Sub-grid stress model; the PISO algorithm with two prediction steps and one correction step were used to deal with the coupling between velocity and pressure. This paper emphatically analyzes the wake features of the three-dimensional flow around a circular cylinder at Re = 3 900. The numerical results show that LES can simulate the detailed flow structures,which exhibit strong three dimensional effects and turbulence effects at the current Reynolds number. The main conclusions of this study are that there exists a recirculation region about one diameter after the cylinder. The mean velocity profile in the region close to the cylindrical wall shows "U"shape,while the velocity profile far from the wall exhibits"V"shape. The instantaneous velocity,which fluctuates around the mean velocity,has a larger amplitude of fluctuation as the distance from the cylinder gets farther.

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期刊信息
  • 《海洋工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国海洋学会
  • 主编:窦希萍
  • 地址:南京市虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:oe@njhri.cn
  • 电话:025-85829332
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-9865
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1423/P
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6163