基于渦方法的渦運動研究.pdf

1、渦方法作為一種拉格朗日方法,其高精度、便于處理復雜邊界條件、能夠直接模擬Navier-Stokes方程等特性使渦方法具有其他計算流體力學方法無可比擬的優(yōu)勢,常用于模擬非定常流場和復雜流場,目前應用較多的渦方法為粒子強度交換法。然而渦方法主要用于不可壓縮流動的數(shù)值模擬,長期以來渦方法研究者對其向可壓流動領域的拓展付出了不懈的努力,但鮮有令人信服的成果。近年來有學者提出了一種改進后的渦方法即脹量渦方法,用于可壓縮流動的數(shù)值模擬,但改方法尚不

2、完善,仍有待發(fā)展。
　　 本文基于粒子強度交換法,對工程中常見的串列雙圓柱繞流進行了模擬；并使用脹量渦方法對可壓縮流場中的旋渦合并進行了模擬,對可壓縮流場中的旋渦合并進行了探討。主要研究內(nèi)容為：⑴使用粒子強度交換方法對Re=200和Re=300兩種情況下串列雙圓柱繞流進行了數(shù)值模擬,得到了不同圓柱間距下流場的變化規(guī)律,結(jié)果顯示：對于串列雙圓柱繞流其圓柱間距存在一臨界值,在臨界值附近流場形態(tài)及兩圓柱各動力學參數(shù)均會發(fā)生突變；該臨界

3、間距隨著流場雷諾數(shù)的增大而減小,所得結(jié)論與實驗的觀測結(jié)果相符。所得結(jié)果與實驗結(jié)果與前人計算結(jié)果相符；⑵使用脹量渦方法分別對兩個及三個旋渦的合并過程進行了數(shù)值模擬,分析了合并過程中各個物理場結(jié)構(gòu)的演變。結(jié)果表明：對于兩個半徑相同的旋渦,不同的馬赫數(shù)對于合并過程并無較大影響；對于環(huán)量相同但馬赫數(shù)不同的兩個旋渦,當馬赫數(shù)相差較大時,馬赫數(shù)較小的旋渦在合并的過程中會被馬赫數(shù)較大的旋渦吸收；對于馬赫數(shù)相同的三個旋渦,初始排列方式不同,其合并過程亦