带三根绊线圆柱的气动力特性研究

简介

在亚临界雷诺数下(Re=4×104),采用大涡模拟方法对带三根绊线圆柱绕流场进行了数值模拟,研究了圆柱表面风压分布、平均气动力和Strouhal数(St)随绊线位置角(β)的变化规律,分析了带绊线圆柱的流场流态与气动性能之间的相关性,探讨了分离泡对圆柱气动性能的影响机制。研究表明:三根绊线会对圆柱的气动性能造成很大影响,其最大平均阻力系数较带单根绊线圆柱与光圆柱分别提升了32%及50%左右,最大平均升力系数则比单绊线圆柱高37%;带三绊线圆柱的St数低于光圆柱,并会随着β的增加单调递减;受绊线的影响,气流往往会在绊线位置提前分离,从而导致带三根绊线圆柱的尾流宽度较光圆柱更宽,并导致圆柱的阻力系数增大;绊线在β=50°附近时,在绊线分离的剪切层会再附到圆柱表面,形成单侧分离泡,这会导致圆柱表面出现局部强负压,并受到平均升力的作用。