钝体尾流控制机理与减阻减振

摘要

本文引入两种尺度很小的构件在高雷诺数下分别对圆柱和方柱两种钝体的尾流进行控制实验.一种是在钝体旁平行地放一很薄的窄条,控制参数包括窄条宽度、窄条中心线到钝体中心轴的距离,以及窄条风向角.窄条宽度在钝体横向尺度的0.081～0.27倍之间变化.另一种为在钝体旁平行地放一小的方柱,控制参数包括小方柱宽度,其中心轴到钝体中心轴的间距,及两中心轴所在平面与来流之间的风向角.采用流动显示,热线测量和压力分布测量,在雷诺数Re=3×103～1.2×105下对控制和未控制尾流的流动状态、平均流速分布和脉动流速情况、作用于钝体的平均和脉动力,以及作用于钝体和控制装置的总阻力进行了全面研究和比较.研究结果证明,当横向尺度很小的控制件(窄条或小方柱)处于钝体(圆柱或方柱)尾流中一定区域内时,可有效抑制尾流的旋涡脱落,并且减少阻力和减小脉动升阻力的效果明显.在不同雷诺数下,求出了有效抑制旋涡脱落的窄条位置区域及窄条宽度对区域的影响.对控制机制进行讨论,指出了Gerrard旋涡脱落形成理论的错误.