基于SST模式的超临界条件下梭形柱气动力及流场特性研究

简介

为研究超临界条件下梭形柱的气动力及流场特性,采用剪切应力运输(Shear Stress Transport, SST)模式进行CFD(Computational Fluid Dynamics)数值试验。通过流场性质分析,总结了梭形柱流场分布规律,并讨论了其气动特性形成的机理。首先建立直径为30 cm的圆柱模型,应用Fluent软件模拟其在超临界条件下(Re=7.2×105)的绕流试验。将数值计算结果与已有文献中风洞试验数据对比,验证了数值模拟的合理准确性。然后保持计算参数、网格模型不变,通过改变梭形柱长短轴之比,分别计算不同扁率梭形柱的气动参数。最后通过流场分布特性分析,解释了气动性质变化的机理。通过研究得到以下结论梭形柱阻力系数平均值、均方差均随梭形柱扁率增加而增加,且阻力系数平均值随扁率成线性增加。给出了阻力系数估算公式,以便快速估算梭形柱阻力系数。升力系数平均值基本维持在0,均方差随扁率先增大后减小。小扁率梭形柱脱涡频率随扁率增加起伏下降,大扁率梭形柱脱涡频率随扁率快速下降。梭形柱的分离角一般在边缘位置,且边缘位置的平均风压系数、脉动风压系数均随扁率增加而增加。