并列放置双方柱扰流问题的大涡模拟研究

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对从高层建筑结构抗风问题中抽象出来的两并列方柱绕流的干扰问题进行数值模拟计算有着非常重要的现实的意义。这一问题抽象出来的经典数学模型Navier-Stokes方程的求解非常复杂,伴随着现代计算机技术的蓬勃发展,通过计算机技术来对复杂数学模型进行数值模拟已成为一种发展趋势。 本文利用CFD软件FLUENT 对并列两方柱绕流的干扰流场进行了数值模拟计算,并对结果进行了详细的分析。本文首先对绕流问题的基本公式、概念、数值模拟模型和方法进行了介绍,并着重介绍了LES计算模型和SIMPLE数值方法。本文首先采用k-ε模型和LES模型对单方柱绕流在雷诺数22000的情况下进行了计算,并将其结果包括阻力系数、Strouhal数等与实验结果和其他作者的计算结果进行了比较,以证明FLUENT软件中这两种模型对不可压缩绕流流场计算的可行性及LES模型的优越性。接着,本文分别模拟了在低雷诺数和高雷诺数下,两并列放置方柱绕流的干扰问题,研究了方柱间距比变化对流场的影响。计算结果表明:雷诺数和间距比都会对流场产生影响,但间距比对流场的影响更大,当间距小于临界间距时,出现双稳态偏流,流场在一段时间内偏向一个柱体,流场在另一段时间内改变偏流方向偏向另一个柱体:当间距大于临界间距时,流场为非偏流。
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