错列圆柱的三维大涡模拟

摘要

文章基于计算流体力学软件FLUENT,采用大涡模拟中的WALE亚格子模型对Re=3900不同风向角下的双圆柱绕流问题进行了三维数值模拟,研究了双圆柱的涡脱形式,获得了尾流相对速度与风压系数的分布曲线,得到了三分力系数以及Strouhal数随风攻角的变化规律,通过对云图的分析,探讨了风向角为8°时出现升力峰值的原因.计算结果表明:对于中心距为3D的错列圆柱,存在一个临界风向角,以该角度为分界点,圆柱之间流体会出现两种不同的流动形态,当α<8°时,柱体之间的漩涡破碎程度较高,导致升力系数与阻力系数时程曲线变化紊乱;当α>8°时,两圆柱尾涡会相互融合,使得升力系数与阻力系数时程曲线变化更具规律性;当α=8°时,由于分离泡、间隙流与边界层分离的共同作用,导致下游圆柱的升力系数出现最大值.