类仙人掌圆柱绕流的实验研究

摘要

引柱体绕流是自然界非常常见的现象，对其复杂流动机理的探索在理论研究和工程实际中都有重大的意义。而怎样对柱体绕流进行控制一直是流动控制中的经典课题。本文主要研究生长在沙漠地区的仙人掌表面凹槽对其周围流动形态的影响。实验在循环水槽中进行，PIV测试区域及光路设置如图所示。水槽实验段流速范围在0.05-0.15m/s。实验中，我们在不同雷诺数下分别对类仙人掌圆柱和光滑圆柱进行了拍摄，每次拍摄共记录2500张图像，互相关计算得到2499对速度矢量场。通过实验结果可知，在相同的雷诺数下，类仙人掌圆柱绕流的流动分离位置比光滑圆柱向下游推迟，并且尾迹低速区沿流向比光滑圆柱的更长。在圆柱下游2D-3D的范围内，类仙人掌绕流尾迹流动比光滑圆柱尾迹稳定，卡门涡街产生的位置也较光滑圆柱向下游推迟。