三维有限长圆柱绕流数值模拟

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1、第13卷第2期中国舰船研究Vol.13No.2第20182期年4月ChineseJournalofShipResearchApr.2018引用格式：王晓聪，桂洪斌，刘洋.三维有限长圆柱绕流数值模拟［J］.中国舰船研究，2018，13（2）：27-34.WANGXC，GUIHB，LIUY.Numericalsimulationofthree-dimensionalflowaroundacircularcylinderoffinitelength［J］.ChineseJournalofShipResearch，2018，

2、13（2）：27-34.三维有限长圆柱绕流数值模拟王晓聪，桂洪斌，刘洋哈尔滨工业大学（威海）船舶与海洋工程学院，山东威海264209摘要：［目的］为探究有限长圆柱绕流的流动机理和特性，［方法］采用大涡模拟（LES）数值模型并结合涡识别方法，对三维有限长圆柱绕流进行数值模拟，并对有限长圆柱绕流进行验证和分析。［结果］模拟结果表明，有限长圆柱回流区相对较短，自由端的下洗作用会扰乱卡门涡街，导致阻力系数损失；相对于固定壁面，自由端面对顺流向速度影响更大；自由端面“蘑菇”涡成对出现，且存在2个流动源点；有限长圆柱流场存在更明

3、显的三维特性，阻力系数更小；圆柱自由端后存在梢涡，圆柱与固定壁面交界处存在“马蹄”涡。［结论］所得结果可对有限长圆柱的流动特性进行相对全面的描述，对于理解和研究有限长圆柱绕流机理具有一定的参考价值。关键词：有限长；圆柱绕流；下洗；自由端；大涡模拟中图分类号：U664.33文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1673-3185.2018.02.004NumericalSimulationofthree-dimensionalflowaroundacircularcylinderoffinitelengt

4、hWANGXiaocong，GUIHongbin，LIUYangSchoolofNavalArchitecture，HarbinInstituteofTechnology，Weihai264209，ChinaAbstract：［Objectives］Inthispaper，inordertostudytheflowcharacteristicsandmechanismofthree-dimensionalflowaroundacircularcylinderoffinitelength，［Methods］anumer

5、icalsimulationusingaLargeEddySimulation（LES）andvortexstructuralclassificationtechnologyiscarriedout，andtheaccuracyofthesimulationisproven.［Results］Whenanalyzingtheflowfield，itisfoundthatthelengthoftherecirculationzoneissmallerforacircularcylinderoffinitelength.

6、Inaddition，thedownstreamfromthefreeendcansuppressthecommonphenomenonofKarman-Vortex-Streetwhichleadstoalossofdrag-coefficient.Comparedwiththefixedwallatthebottom，thefreeendsurfacehasahigherinfluenceontheonstream-wisevelocity.The'mushroom'vortexappearsinpairsand

7、twooriginalpointsexistonthefreeend.Thecircularcylinderoffinitelengthappearstobestronglythree-dimensionalwithalowerdrag-coefficient.Moreover，thereisatipvortexbehindthefreeendandahorseshoevortexinthecylinder-walljunction.［Conclusions］Theresultsofthispapergivearel

8、ativelycomprehensivedescriptionoftheflowcharacteristicsofacircularcylinderoffinitelength，andcanprovideusefulreferencesforrelevantresearch。Keywords：finitelength；flowaroundcir