试析二维转动板的绕流特性数值模拟

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1、国内图书分类号：TU393.3学校代码：10213国际图书分类号：624.04密级：公开工学硕士学位论文二维转动板的绕流特性数值模拟硕士研究生：秦□义导师：武□岳教授副导师：孙□瑛讲师申请学位：工学硕士学科、专业：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU393.3U.D.C.:624.04DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONOFFLOWAROUND

2、ROTATIONALLYOSCILLATING2-DPLATESCandidate：QinYiSupervisor：Prof.WuYueAssociateSupervisor：LecturerSunYingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：July,2010Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要对于含运动边界钝体绕流的模拟以及钝体尾流的控制是计算风工程中的一项难题。本文采用数值模拟技术研究不同形式的二维转动板的绕流特性，以期获得定性地规律，并为大气边界层的风洞主动模拟提供理论依据。本文首先总结了国内外关于平板绕流研究的发展现状以及动网格技术在CFD模拟中的应用。通过UDF接口编程嵌入二维转动板的运动方程，建立转动板的计算模型，对具有不同运动频率和振幅的转动板的气动特性及尾流区风场特性进行了研究。主要工作如下：1.对雷诺数为

4、22000的方柱绕流进行了数值模拟，得到了与参考文献一致的阻力系数平均值和斯托拉哈数，同时对横向受迫振荡圆柱绕流进行数值模拟，观察到了振荡圆柱在不同振荡频率下的拍频和锁定现象，验证了本文的数值模拟方法可以用于模拟高雷诺数下的钝体绕流问题及采用动网格技术模拟运动边界问题的可行性。2.对比分析了平行于来流放置转动板与垂直于来流放置转动板的气动特性的异同，以及二者尾流区风场平均风速和湍流度的特点。结果表明，板平行于来流放置时，湍流度随着振幅的增大而增大，随着频率的增大而减小；板垂直于来流放置时，随着振幅的增大，湍流度

5、先增大后减小。3.研究了可在风洞中应用的组合转动板在不同转动频率和不同振幅下的绕流特性，并对不同间距比下的并列双组合板的绕流特性进行了探讨，得到了两种不同的尾流形态。计算结果表明，可以通过减小振幅增加板的转动频率的方法增加尾流区的湍流度；并列双组合板尾流区的湍流度大于相同转动频率和振幅下的单组合板尾流区的湍流度；随着两板间距比的增加，近尾流区湍流度减小；间距比较小时，两板之间会出现偏流现象。该计算为转动型主动模拟装置在风洞中的应用提供了参考。关键词：转动板；绕流特性；动网格；数值模拟；大气边界层主动模拟-I-哈

6、尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThesimulationofbluffbodywithmovingboundaryandtocontrolthewakeflowofbluffbodyisimportantissueincomputationalwindengineering.Inthispaper,numericalsimulationofflowaroundtherotationallyoscillatingplatewascarriedout,inordertoobtainqualitativ

7、erulesandmakepre-researchfordesigningactivesimulationdevices.ThedevelopmentontheresearchofflowaroundflatplateandthedynamicmeshtechnologyinCFDsimulationwassystematicallyreviewedinthispaper.Thenumericalmodelwasobtainedbyembeddingthemotioncodeoftherotationallyo

8、scillatingplatethroughtheUserDefinedFunction(UDF)inFluent.Toinvestigatetheaerodynamiccharacteristicsoftherotationallyoscillatingplateandthecharacteristicsofwakeflow,severalnumericalschemeshavebe