基于格子Boltzmann方法的鈍體繞流數(shù)值模擬研究.pdf

1、在工程實踐中，許多問題都與鈍體的非定常流動現(xiàn)象有著密切的關(guān)系。特別對于復(fù)雜流場內(nèi)，如槽道內(nèi)的鈍體繞流，靠近固體壁面處的鈍體繞流，以及鈍體柱群繞流現(xiàn)象的研究等，都備受國內(nèi)外科研工作者的注目。本文采用近二十年發(fā)展起來的格子Boltzmann方法（LBM），對低雷諾數(shù)情況下，復(fù)雜流場內(nèi)的鈍體繞流問題進行了系統(tǒng)而深入的研究。
　　本文首先數(shù)值模擬了雷諾數(shù)分別為Re=100和200情況下，單個方柱在無邊壁限制的自由流場內(nèi)的繞流問題，并將所得

2、到的計算結(jié)果，包括阻力系數(shù)、升力系數(shù)以及渦脫落頻率（Strouhal數(shù)）與現(xiàn)有實驗所得結(jié)果和其他數(shù)值方法模擬所得結(jié)果進行了對比，從而驗證格子Boltzmann方法在解決該類問題的適用性，同時也為后續(xù)復(fù)雜流場內(nèi)的鈍體繞流問題的數(shù)值模擬提供一個可信的依據(jù)。
　　其次，針對二維平板間低雷諾數(shù)（Re=100）方柱繞流問題，分析了在三種不同阻塞比下，平板邊壁對方柱的升、阻力系數(shù)、渦脫落頻率和尾渦流場的影響。結(jié)果表明隨著阻塞比的增加，阻力系數(shù)

3、和渦脫落頻率均增大，而升力系數(shù)卻隨之減小。計算所的數(shù)據(jù)與相關(guān)實驗數(shù)據(jù)比較后給出了相一致的結(jié)果。接下來，對自由流場內(nèi)以及平板間的串列雙方柱繞流問題（Re=100）進行了數(shù)值模擬。著重研究了雙方柱的間隙比以及平板間的阻塞比對上、下游方柱繞流流動特性的影響。結(jié)果顯示存在著一個臨界間隙比，當(dāng)間隙比大于此值時，自由流場內(nèi)的上游方柱開始出現(xiàn)漩渦脫落。而對于平板間的雙方柱，當(dāng)間隙比小于此值時，并沒有出現(xiàn)漩渦脫落現(xiàn)象；當(dāng)間隙比大于此值時，上游和下游方柱