帶軸向板條圓柱繞流數(shù)值模擬研究.pdf

1、圓柱狀結構在海洋工程領域有廣泛的應用,例如樁群、油氣管道、平臺上的鉆探、采油、注水立管等。研究既能減阻又能減振并且具有全向性的圓柱渦激振動抑制措施具有重要的理論意義和實用價值。
　　 本論文基于FLUENT軟件平臺,以二維不可壓縮粘性流體的Navier-Stokes方程為控制方程,采用處理壓力速度耦合關系的SIMPLE算法,對圓柱周圍順軸向均布板條的全向性減阻減振結構進行數(shù)值模擬研究?？紤]雷諾數(shù)Re=100～300的層流流動,計

2、算代表減阻、減振性能的時均阻力系數(shù)、脈動升力系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù),研究各參數(shù)的變化規(guī)律以及圓柱近壁面流場的基本特性。探討帶軸向板條圓柱減阻、減振的有效性和工作機理,為工程設計和物理模型試驗提供指導。
　　 對二維非定常單圓柱繞流進行數(shù)值模擬,進行網(wǎng)格無關性和計算方法正確性的驗證。計算單圓柱繞流的時均阻力系數(shù)、脈動升力系數(shù)和斯特勞哈爾數(shù),計算結果與模型試驗數(shù)據(jù)符合良好。
　　 計算帶軸向板條圓柱繞流的時均阻力系數(shù)、脈動升力系

3、數(shù)、斯特勞哈爾數(shù)、渦脫落頻率等,對渦量、速度、壓力等流場特征進行分析。Re=100～300時帶軸向板條圓柱結構內(nèi)部主圓柱的時均阻力系數(shù)相比單圓柱有所降低,降幅為2.8％～14.2％,隨著雷諾數(shù)的變大,時均阻力系數(shù)基本是先降低后升高,在Re=175時減阻效果最差。當Re>175～180時,隨著雷諾數(shù)的增大,單圓柱脈動升力系數(shù)通常逐漸增大,但是帶軸向板條圓柱脈動升力系數(shù)出現(xiàn)穩(wěn)定而明顯的降低,在Re=200～300范圍內(nèi)平均降低20％,減振效