较高Re数圆柱尾流的控制

摘要

引入一个窄条作为控制件,在Re=3.0×103～2.0×104范围内对圆柱尾流进行控制实验.窄条长度与柱体长度相同,厚度为柱体直径的0.015～0.025倍,宽度为柱体直径的0.18倍.窄条的两个长边与柱中心轴平行,而且三者共面.控制参数为窄条位置,可由间距(窄条到柱轴)比λ/(0.5D)和风向角β(窄条面与来流的夹角)确定.采用流动显示和热线测量方法,对控制和未控制尾流的流动状态,平均速度分布和脉动速度情况,以及作用于柱体和控制件的总阻力进行了研究和比较.研究结果证明,当窄条位于柱体尾流中一定区域内时,可有效抑制柱体两侧的旋涡脱落.有效控制后的尾流湍流度也相应减小.在不同Re数下,找出了有效抑制旋涡脱落的窄条位置区域,并用动量积分估计了作用于柱体和窄条上的总阻力与光圆柱阻力的比值及其随风向角的变化.对λ/(0.5D)=2.9情况,得到了减阻的风向角区域(β=0°～40°与180°附近)以及最大减阻率32%.以上事实表明,在近尾流局部区域施加小的干扰,可改变较高Re数圆柱尾流的整体性质.