亚临界雷诺数圆柱绕流远场气动噪声实验研究

基于圆柱绕流的气动声源识别方法
王毅刚;朱朗贤;焦燕;张昊
【期刊名称】《同济大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(50)10
【摘要】以气流流经固体壁面产生的气动声源为研究对象,以力点源对应的偶极子气动声源声波动方程的声压解为基础,利用流场中声源辐射声压和脉动力、脉动力和压力梯度的关系,建立偶极子气动声源辐射声压与流场压力梯度的关系式;利用两偶极子声源可组成一四极子声源的概念,建立四极子气动声源辐射声压与流场脉动速度的关系式。

最后,以圆柱绕流为研究对象,采用上述两关系式并结合数值仿真计算方法,得到圆柱绕流的偶极子和四极子气动声源大小和分布特征。

结果表明:偶极子气动声源向远场的声辐射声压由■▽p/■t决定,四极子气动声源向远场的声辐射声压由■^(2)u^(2)/■t^(2)决定。

【总页数】8页(P1500-1507)
【作者】王毅刚;朱朗贤;焦燕;张昊
【作者单位】同济大学上海地面交通工具风洞中心;上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U461.1
【相关文献】
1.并列双圆柱绕流中宽窄尾流的识别方法
2.串列三圆柱绕流的时均压力分布与气动力
3.直径30cm圆柱的气动力参数和绕流特性研究
4.有限长圆柱绕流气动噪声源特性分析
5.圆柱绕流近壁面处气动噪声源识别研究
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圆柱-翼型干涉流场及噪声数值模拟研究*李忠贺张野鲁业明刘昊然于茜王晓放（大连理工大学能源与动力学院）摘要：本文采用Ffowcs Williams and Hawkings（FW-H）声类比法对圆柱-翼型干涉流场在来流翼弦雷诺数Re=4.8×105条件下的噪声指向性分布规律进行了研究。

研究了不同精度的湍流求解方法RANS和DDES对流场中c速度分布以及非定常速度脉动的预测准确性，进一步对流场中不同位置的声压级进行预测。

通过与实验数据对比，验证并且评估FLUENT中FW-H气动噪声模型的精度，最后对圆柱翼型间的不同距离和来流速度对各个噪声监测点的总声压级影响进行了研究，讨论其对噪声的影响规律及噪声的指向性分布规律。

本文研究结果有助于验证气动模型准确性，对于下一步采用该模型预测其它复杂结构产生的气动噪声问题具有指导意义。

关键词：圆柱-翼型；流场；气动噪声；CFD中图分类号：TH452；TK05文章编号：1006-8155-(2020)03-0052-06文献标志码：A DOI：10.16492/j.fjjs.2020.03.0008Numerical Simulation of the Flow and Acoustic Field ofA Cylinder Wake-airfoil InteractionZhong-he Li Ye Zhang Ye-ming Lu Hao-ran Liu Xi Yu Xiao-fang Wang(School of Energy and Power Engineering,Dalian University of Technology)Abstract：In this paper,the Ffowcs williams and Hawkings(FW-H)acoustic analogy is used to investigate the noise directivity of the cylinder airfoil test case with the inflow velocity U∞=72m/s and airfoil-chord based Reynolds numberRec=4.8×105.The mean velocity distribution and velocity fluctuations in the turbulent flow field by using different approaches,including URANS and DDES,are investigated and the sound pressure levels at different locations in the flow field is predicted.Validation and evaluation of the accuracy of the FW-H aerodynamic noise model in FLUENT is performed by comparing the results with experimental data.Finally,the effects of distances between the cylinder and airfoil,the effects of inflow velocity on the overall sound pressure level at every noise monitoring point are studied and the influence on the noise and the directivity of the noise are discussed.The results in this paper are useful to validate the accuracy of the numerical model to predict aeroacoustic field,and the model will be used in the prediction of aerodynamic noise generated by other more complicated applications in the next step.Keywords：Cylinder-airfoil,Flow Field,Aerodynamic Noise,CFD*基金项目：国家重点基础研究发展计划（973计划）项目号：015CB057301Chinese Journal of Turbomachinery Vol.62，2020,No.30引言随着近代工业的发展，噪声污染成为人们越来越关注的问题而备受重视，关于噪声的研究工作也越来越多[1-3]。

圆柱绕流噪声预报的流场与声场模拟方法对比研究张翰钦;陈明;孙国仓【摘要】以三维圆柱为研究对象，使用Lighthill声类比法研究其绕流发声问题。

第一步进行流场计算，分别用大涡模拟（LES）、脱体涡模拟（DES）和瞬态雷诺平均法（URANS）模拟声源区流场，通过对比流场压力和涡量等参数，据此选取合适的流场仿真方法；第二步用基于Lighthill方程FW-H积分法和边界元法预报远场直发声，通过和Revell试验结果比较，分析各种计算方法差别。

研究表明：进行流场仿真时LES计算结果最好，IDDES法在保证计算精度条件下能有效减少流场网格数量，URANS法误差很大；进行辐射噪声预报时，FW-H积分法和边界元法基本相同。

%Lighthill acoustic analogy method is used to predict the noise induced by the flow around a three dimensional cylinder. Firstly, the flow field of sound source area is predicted by large-eddy simulation (LES), detached-eddy simulation (DES) and Transient Reynolds-average method (TRAM) respectively. The proper methods to simulate the flow field are selected via comparing the contours of vorticity and pressure. Secondly, the FW-H integral equation method and BEM method based on Lighthill acoustic analogy equation are used to predict the far-field noise, difference of these methods is analyzed by comparing their results with Revell’s experimental data. It is shown that the flow field simulation result of LES has a best agreement with the experimental data, IDDES method can effectively reduce the number of grid of the flow field with the precision guaranteed. TRAM can yield large errors. FW-H integral equationmethod and BEM method can essentially yield the same results in predicting radiation noise.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】6页(P26-31)【关键词】声学;流噪声;大涡模拟;脱体涡模拟;Lighthill声类比【作者】张翰钦;陈明;孙国仓【作者单位】武汉第二船舶设计研究所，武汉430205;武汉第二船舶设计研究所，武汉 430205;武汉第二船舶设计研究所，武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】O422.6圆柱结构作为一种基本的结构形式，在交通运载工程、海洋工程和流体机械等领域都很常见，流体介质在流经圆柱结构后，在一定雷诺数下，圆柱尾流会交替出现脱落涡，这些涡街引起圆柱表面的脉动压力，从而产生噪声。

亚临界雷诺数下串列单圆柱与圆柱绕流的数值模拟之阳早格格创做目要：原文使用Fluent硬件中的RNG k-ε模型对付亚临界雷诺数下二维串列圆柱战圆柱绕流问题举止了数值钻研，通过截止对付比，分解了雷诺数、柱体形状对付柱体绕流阻力、降力以及涡脱频次的效率.普遍而止，Re数越大，圆柱的阻力越大，圆柱体则可则；而Re越大，二种柱体的降力均越大.相对付于圆柱，共种条件下，圆柱受到的阻力要大；好异天，圆柱涡脱降频次要小.Re越大，串列柱体的Sr数越靠近于单圆柱体的Sr数.闭键字：圆柱绕流、降力系数、阻力系数、斯特劳哈我数正在工程试验中，如航空、航天、航海、体育疏通、风工程及大天接通等广大的本量范畴中，绕流钻研正在工程本量中具备要害的意思.当流体流过圆柱时, 由于漩涡脱降，正在圆柱体上爆收接变效率力.那种效率力引起柱体的振荡及资料的疲倦，益坏结构，成果宽沉.果此，近些年去，稠稀博家战教者对付于圆柱绕流问题举止过细致的钻研，特天是圆柱所受阻力、降力战涡脱降以及涡致振荡问题.沈坐龙等[1]鉴于RNG k⁃ε模型，采与有限体积法钻研了亚临界雷诺数下二维圆柱战圆柱绕流数值模拟，得到了圆柱战圆柱绕流阻力系数Cd与Strouhal 数随雷诺数的变更顺序.姚熊明等[2]采与估计流体硬件CFX中LES模型估计了二维不可压缩匀称流中孤坐圆柱及串列单圆柱的火能源个性.使用非结构化网格六里体单元战有限体积法对付二维N- S圆程举止供解.他们着沉钻研了下雷诺数时串列单圆柱正在分歧间距比时的压力分集、阻力、降力及Sr数随Re数的变更趋势.费宝玲等[3]用FLUENT硬件对付串列圆柱绕流举止了二维模拟，他们采用间距比L/D(L为二圆柱核心间的距离，D为圆柱直径)2、3、4共3个间距举止了数值分解.估计均正在Re = 200 的非定常条件下举止.估计了圆柱的降阻力系数、尾涡脱降频次等形貌绕流问题的主要参量，分解了分歧间距对付圆柱间相互效率战尾流个性的效率.圆柱绕流的一个要害个性是震动形态与决于雷诺数.Lienhard[4]归纳了洪量的真验钻研截止并给出了圆柱体尾流形态随雷诺数变更的顺序.当Re<5时，圆柱上下游的流线呈对付称分集,流体本去不摆脱圆柱体，不旋涡爆收.此时与理念流体相似，若改变流背，上下游流形仍相共.当5<Re<40时,鸿沟层爆收分散,分散剪切层正在圆柱体里前产死一对付宁静的“附着涡”.当40<Re<150时，震动脆持层流状态而且流体旋涡接替天从圆柱后部做周期性的脱降并正在尾流中产死二列接叉排列的涡，即卡门涡街.从150<Re<300启初，旋涡里里启初由层流背湍流转捩，直至减少至3x105安排，此时圆柱体表面附近的鸿沟层仍为层流，所有涡街渐渐转化成湍流，及e<3xl05称为亚临界天区.当3xl05<Re<3.5x106时,鸿沟层的震动也渐渐趋于湍流状态，尾流中不明隐的涡街结构，称为临界状态.[5]圆柱绕流的另一个隐著个性是斯特劳哈我数是雷诺数的函数.早正在1878年，捷克科教家Strouhal[6]便对付风吹过金属丝时收出鸣喊声做过钻研，创造金属丝的风鸣音调与风速成正比,共时与弦线之细细成反比，并提出估计涡脱降频次f的体味公式:式中即斯特劳哈我数Sr由Re所唯一决定.原文使用Fluent硬件中的RNG k-ε模型对付亚临界雷诺数下二维串列圆柱战圆柱绕流问题举止了数值钻研，通过截止对付比，分解了雷诺数、柱体形状对付柱体绕流阻力、降力以及涡脱频次的效率.1.数教模型1.1统造圆程对付于停止圆柱绕流，原文钻研对付象为二维不可压缩震动.正在直角坐标系下，其疏通顺序可用N-S圆程去形貌，连绝性圆程战动量圆程分别为:其中ui为速度分量；p为压力；ρ为流体的稀度；ν为流体的能源黏性系数.对付于湍流情况，原文采与RNG k⁃ε模型，RNG k⁃ε模型是k⁃ε模型的矫正规划.通过正在大尺度疏通战建正后的粘度项体现小尺度的效率，而使那些小尺度疏通有系统天从统造圆程中去除.所得到的k圆程战ε圆程，与尺度k⁃ε模型非常相似，其表白式如下：其中Gk为由于仄衡速度梯度引起的湍动能的爆收项，，，体味常数=0.084 5，==1.39，=1.68.相对付于尺度k⁃ε模型，RNG k⁃ε模型通过建正湍动粘度，思量了仄衡震动中的转动及转动震动情况，RNG k⁃ε模型不妨更佳的处理下应变率及流线蜿蜒程度较大的震动.1.2相闭参数圆柱绕流的相闭参数主要有雷诺数Re、斯特劳哈我数Sr、降力系数Cl战阻力系数Cd，底下给出各个参数的估计公式战物理意思.雷诺数Re与圆柱绕流的状态战雷诺数有很大闭系，雷诺数代表惯性力战粘性力之比：其中U为去流速度；L为个性少度，原文与圆柱直径或者圆柱边少；为流体稀度；、分别为流体介量能源粘度战疏通粘度.斯特劳哈我数Sr是Strouhal 指出圆柱绕流后正在圆柱后里不妨出现接替脱降的旋涡，旋涡脱降频次、风速、圆柱直径之间存留一个闭系：式中：Sr为斯托罗哈数，与决于结构的形状断里；f 为旋涡脱降频次；L为结构的个性尺寸； U 为去流速度.阻力系数战降力系数是表征柱体阻力、降力的无量目参数.定义为：，式中ρ为流体稀度；V为去流速度；A为迎流截里里积；战.由于涡脱降的闭系，阻力系数将爆收振荡，原文采用仄衡脉动降力去钻研，即与圆均根值去钻研.2.数值估计2.1物理模型二维数值模拟单圆柱流场估计天区的采用如图1所示，圆柱绕流以圆柱体直径为个性尺度D，采用圆柱半径为1.5 mm，估计天区为9D×32D的矩形天区.柱1距上游少度图 1 串列圆柱战圆柱的估计天区5D，下游少度27D，脆持二柱间距 L/D= 2. 5D稳定 (L是二圆柱核心连线少度)，二柱到上下鸿沟距离相等.对付于圆柱绕流，采用圆柱边少为个性少度，D=30mm.2.2网格区分估计天区采与分块结构化网格，柱体表面网格干加稀处理，鸿沟区网格相对付稠稀.简直网格区分情况睹图2.其中串列圆柱网格31116个节面，30615个四边形里单元；串图 2 圆柱绕流与圆柱绕流估计域的网格区分列圆柱46446个节面，46550个四边形里单元.2.3鸿沟条件管讲壁里战柱体表面均采与无滑移的停止壁里条件.而出心采用速度出心，出心采用自由出流.去溜速度大小根据Re去树坐，雷诺数分300、3000、12000、30000四个等第，速度大小依次为0.1m/s、1m/s、4m/s、10m/s.2.4估计模型原文湍流模型采与尺度壁里函数的RNG k-ε模型.采与有限容积法供解二维不可压缩粘性流体非定常震动统造圆程，即把估计天区分成很圆柱近壁里网格多小的统造体，对付每个统造体的各个变量举止积分.统造圆程的对付流项采与二阶迎风圆法失集，速度战压力采与SIMPLE算法耦合供解，将所有天区瞅成一个完全举止耦合估计.动量、湍动能战湍动耗集率均采与二阶迎风圆法.先定常估计流场，再用定常估计的截止动做非定常迭代的初初值举止估计.根据初略估计的涡脱频次，牢固树坐时间步少为0. 002s, 正在每个时间步内树坐迭代次数为20.流体介量为液态火.3.估计截止3.1网格模型考证为考证网格独力性，原文估计了网格节面数为8346，里单元为8932的细网格、节面数为31116，里单元为30615的稀网格、节面数为63432，里单元为67434的细稀网格下Re=200、L/D=2的串列网格的Sr数，截止隐现三套网格的估计截止分别为0.143、0.133、0.133.故稀网格可用.而圆柱绕流则采与共级别网格.[7]的估计数据相比较，比较图像如图3所示，最大缺面为2.2%.图3串列圆柱分歧间距的Sr数估计对付比3.2流线与涡量图图 6 Re=3000圆柱绕流流线图图 7 Re=3000圆柱绕流涡量等值线图图 4 Re=3000圆柱绕流流线图图 5 Re=3000圆柱绕流涡量等值线图原文给出了估计历程中雷诺数Re=3000，t=1s时的流线图战涡量图.3.3阻力系数图 9 Re=3000圆柱绕流脉动阻力系数图 8 Re=3000圆柱绕流脉动阻力系数原文给出了Re=3000时，圆柱绕流战圆柱绕流的脉动阻力系数图如下.由图9战错误!未找到引用源。

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟摘要：本文运用Fｌｕｅｎｔ软件中的RNＧk-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比,分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。

一般而言,Rｅ数越大,方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Rｅ越大,两种柱体的升力均越大。

相对于圆柱,同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。

Ｒe越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Ｓr数。

关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中,绕流研究在工程实际中具有重大的意义。

当流体流过圆柱时, 由于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。

这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳,损坏结构，后果严重。

因此,近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。

沈立龙等[1］基于RNG ｋ⁃ε模型,采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟,得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Ｃ与Ｓｔｒｏｄuhal 数随雷诺数的变化规律。

姚熊亮等［２］采用计算流体软件CFX中LES模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性。

使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维Ｎ-S方程进行求解。

他们着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及Sｒ数随Re数的变化趋势。

费宝玲等［3]用ＦＬUENT软件对串列圆柱绕流进行了二维模拟，他们选取间距比L/Ｄ(Ｌ为两圆柱中心间的距离，D为圆柱直径)2、3、４共３个间距进行了数值分析。

计算均在Re= ２0０的非定常条件下进行。

计算了圆柱的升阻力系数、尾涡脱落频率等描述绕流问题的主要参量,分析了不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响。

圆柱绕流的一个重要特征是流动形态取决于雷诺数。

声类比水下圆柱绕流声学特性研究张小锋;刘国庆;赵成;张涛【摘要】本文以三维刚性圆柱为研究对象,开展了基于大涡模拟和Lighthill声类比理论的混合数值模拟方法研究,确定了合适的声学计算模型参数.结合噪声频域特性和声学指向性,对比分析了不同雷诺数(Re=4.3×104、Re=1.0×105、Re=1.8×105和Re=2.5×105)、不同间距比(L/D=2、3、4和5)和不同排列方式(串联、并联和交错45°)下有限高单圆柱及双圆柱的水动力噪声特性,讨论了雷诺数、间距比以及排列方式对圆柱绕流水动力噪声的影响,为实现水下钝体和航行器流噪声的精确预报提供了详细的数值模拟方法指导.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)006【总页数】6页(P120-124,128)【关键词】圆柱绕流;声学计算模型;水动力噪声特性【作者】张小锋;刘国庆;赵成;张涛【作者单位】华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TB120 引言在流体力学和声学的探索过程中，钝体绕流问题一直是重要的研究课题之一。

钝体指外形为非流线形，当流体流经其表面时会发生流动分离现象的这样一类物体。

圆柱及圆柱群绕流现象作为钝体绕流中的经典问题，在自然界中广泛存在，并被大量运用于海洋结构、船舶工程、航空航天、土木、机械等多种工程领域中。

当流体流经圆柱类结构物时，在一定流动工况下，会在结构物的后方呈现旋涡脱落的现象。

这些旋涡周期性地交替出现，导致结构物在垂直于来流方向上受到周期性变化的作用力，致使结构物产生振动，圆柱后会产生大范围的流动分离和涡脱落的现象，压差导致阻力的增加，同时产生噪声[2]。

亚临界雷诺数下圆柱和方柱绕流数值模拟最近，随着大规模流体动力学（LFD）和其他非结构性的方法的发展，数值模拟的重要性和应用也变得越来越广泛。

在绕流过程中，绕流模拟对于准确预测流体动力学行为至关重要。

近年来，圆柱和方柱绕流一直是重要的研究热点，其真实性受到广泛关注。

圆柱和方柱绕流数值模拟，是以相对低的雷诺数Re以及它们相对的相变过程的重要工具。

Re意味着流体动力学的影响，基于Re的亚临界状态共存精确研究流体动力学。

鉴于影响数值模拟精度的数值误差的存在，理论精度和实际应用的完整性和有效性是一个重要的问题。

亚临界状态下的圆柱和方柱绕流模拟，使用分布式交错网格（DMGs），以及完全控制差分过程（FDC），已被广泛应用于当前的数值模拟研究。

在这个过程中，FDC和DMG网格可以用来准确预测流体运动，这些预测可以用来更准确地预测流体动力学参数。

在这项研究中，我们提出了一种圆柱和方柱绕流模拟方法，以及用于仿真过程的FDC/DMG技术。

我们的方法基于亚临界雷诺数（Re），以及针对Re的相变过程。

通过引入非定常非均匀网格（CNG）来改进算法的准确性和实用性。

将计算结果与实验数据进行了比较和分析，以验证该模拟方法的有效性。

本研究的主要结论如下：（1）使用亚临界雷诺数可以准确预测圆柱和方柱绕流的流体动力学参数；（2）带有CNG的FDC/DMG可以更加准确地预测绕流过程中的数值模拟；（3）使用FDC/DMG可以更准确的描述实际流体动力学参数；（4）本研究的方法可以更加准确地预测不同Re下的流体动力学行为。

总的来说，本研究为亚临界雷诺数下圆柱和方柱绕流的模拟提供了一个可行的解决方案，它可以准确预测不同Re下的流体动力学行为。

本研究还提出了一种改进的算法，可以用来更加准确地模拟绕流，提高模拟的真实性和有效性。

通过本研究，我们有望更好地理解数值仿真，并将其用于实际的工程和科学应用中，为后续的更深入的研究提供更多的可能性。

经过本次研究，我们可以得出一个结论：亚临界雷诺数下的圆柱和方柱绕流数值模拟，使用FDC/DMG技术，可以更加准确地预测绕流的流体动力学参数，提高真实性和有效性。

亚临界雷诺数下单圆柱涡激振动研究周力;邱中秋;袁亚帅;宗智【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2022(17)3【摘要】[目的]为了实现亚临界雷诺数下圆柱涡激振动振幅响应的准确预报,利用数值模拟方法研究强迫振动时圆柱的升力系数与振幅比(Cl-A/D)之间的关系。

[方法]基于Realizable k-ε湍流模型,采用有限体积法对圆柱的强迫振动进行二维数值模拟,计算得到激振频率比fe/fn=1附近范围内不同振幅比下的升力系数曲线。

选取圆柱振动速度最大时对应的升力系数,建立Cl-A/D关系曲线。

[结果]结果表明,Cl-A/D拟合曲线总体变化趋势与涡激振动预报程序SHEAR7的结果吻合良好。

同时,各激振频率比fe/fn下的零升力系数点均位于振幅比A/D=0.8附近,且结构尾涡脱落模式在A/D=0.8附近发生了转变,由“P+S”模式转变到“2P”模式(P表示一对旋转方向相反的旋涡脱落,S表示单个旋涡脱落)。

在圆柱涡激振动实验中,发现涡激振动出现“锁定”时的最大振幅在0.8D附近。

[结论]亚临界雷诺数下强迫振动圆柱Cl-A/D关系曲线升力系数为零时对应的振幅比与圆柱在涡激振动中的最大响应振幅比基本保持一致,且圆柱尾涡脱落模式在此振幅比下发生了转变。

【总页数】8页(P145-152)【作者】周力;邱中秋;袁亚帅;宗智【作者单位】大连理工大学船舶工程学院【正文语种】中文【中图分类】U661.1【相关文献】1.低雷诺数下串联双圆柱涡激振动机理的数值研究2.高雷诺数下串列圆柱尾流致涡激振动的机理研究3.临界雷诺数下圆柱涡激振动抑制措施研究4.不同雷诺数下圆柱结构涡激振动的数值模拟5.低雷诺数下串列布置双圆柱涡激振动特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

亚临界雷诺数条件下圆柱绕流特性研究蒋科;张德华;戚昱;苏仰旋;赵毅;田润红【摘要】海洋立管受到一定速度的海流冲击时,立管周围区域会发生圆柱绕流和涡激振动现象,对立管安全造成严重损害。

从圆柱绕流出发,对亚临界雷诺数下的深水立管的圆柱绕流进行了二维数值模拟,对圆柱绕流阻力系数和升力系数等特性参数进行了考察,在此基础上进行了含有附加杆的立管绕流的模拟分析,证明了附加杆抑制立管圆柱绕流的突出作用。

研究结果可为研制带有附属杆的海洋立管提供一定参考。

【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2017(004)001【总页数】6页(P37-42)【关键词】海洋立管涡激振动圆柱绕流附加杆【作者】蒋科;张德华;戚昱;苏仰旋;赵毅;田润红【作者单位】[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249;;[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249;;[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249;;[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249;;[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249;;[1]重庆前卫海洋石油工程设备有限责任公司,重庆401120 [2]中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TV135海洋立管是连接海底设备和海洋平台的关键部件，是海洋石油开采系统的重要组成部分。

海洋立管受到一定速度的海流冲击时，立管周围区域会出现周期性产生和消失的漩涡，并对立管造成沿来流方向周期性的阻力和垂直于来流方向周期性的升力，导致立管产生涡激振动(VIV)现象。

亚临界雷诺数下圆柱和方柱绕流数值模拟沈立龙;刘明维;吴林键;李鹏飞;舒丹【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】基于RNG k-ε模型，采用有限体积法对亚临界雷诺数条件下(Re=3×102~3×105)的二维单圆柱和单方柱绕流进行数值模拟与仿真。

得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Cd与Strouhal数随雷诺数的变化规律。

同时对雷诺数Re=22000下的圆柱、方柱绕流相关特性进行详细对比分析。

计算结果表明：同一雷诺数下，单圆柱绕流阻力系数Cd较单方柱低，但圆柱的Strouhal数较单方柱则要高。

虽然二者边界层分离点不同，但流场的演变与漩涡的脱落具有一定相似特性。

【总页数】7页(P227-233)【作者】沈立龙;刘明维;吴林键;李鹏飞;舒丹【作者单位】重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074; 重庆交通大学河海学院，重庆 400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆400074; 重庆交通大学河海学院，重庆 400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074; 重庆交通大学河海学院，重庆 400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074; 重庆交通大学河海学院，重庆400074;重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074; 重庆交通大学河海学院，重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】TV143+.2;O351【相关文献】1.亚临界雷诺数下的强迫振荡圆柱绕流数值模拟 [J], 胡克;林哲2.亚临界雷诺数条件下圆柱绕流特性研究 [J], 蒋科;张德华;戚昱;苏仰旋;赵毅;田润红3.亚临界雷诺数条件下圆柱绕流特性研究 [J], 蒋科;张德华;戚昱;苏仰旋;赵毅;田润红;;;;;;4.亚临界雷诺数下串列三圆柱体绕流特性研究 [J], 涂佳黄;王程;梁经群;邓旭辉;郭小刚;张平5.亚临界雷诺数下凹坑圆柱绕流数值模拟分析及减阻性能研究 [J], 王国荣;廖崇吉;胡刚;钟林;张敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

非紧致边界气动噪声数值预测方法宋亚辉;秦浩;刘秋洪【摘要】A computational method was proposed to evaluate the aerodynamic noise generated by unsteady flow over non-compact boundary. Firstly, the boundary element method was applied to compute the exact Green’s Function that satis-fies the specific boundary conditions. Then, the numerical results of the exact Green’s Function were used to solve the FW-H equation to predict the far field noise. This numerical method can predict the radiation noise from the aerodynamic sources as well as the scattering noise from the non-compact surfaces. Especially, this approach is suitable for the boundaries with large sizes and complex geometric shapes. The present method was applied to predict aerodynamic noise generated by turbu-lent flows at Reynolds number of 90 000 and Mach’s number of 0.2 over a circular cylinder with non-compact boundary conditions. Results were compared with those of FW-H equations based on the free-space Green’s function to verify the ef-fectiveness of this method.%通过寻找满足非紧致边界的精确格林函数，发展了一种基于声模拟理论的非紧致边界气动噪声数值预测方法。

SAS与PANS模型在圆柱绕流中的应用比较刘跃; 管小荣; 徐诚【期刊名称】《《空气动力学学报》》【年(卷),期】2019(037)004【总页数】11页(P530-540)【关键词】湍流模型; 尺度自适应; 局部时均化; 圆柱绕流; 数值模拟【作者】刘跃; 管小荣; 徐诚【作者单位】南京理工大学机械工程学院南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TJ011.2; V211.30 引言广泛存在于航空航天、风工程等空气动力学领域的钝体绕流问题通常为无序、非线性、多尺度的湍流分离运动,在使用数值模拟方法(CFD)对其进行分析计算时,湍流的求解成为影响CFD计算精度的瓶颈问题[1]。

在诸多的湍流模型中,兼顾计算精度与资源消耗的RANS/LES混合方法受到人们的青睐[2],混合模型在近壁区及远场使用RANS模型,而在分离区及尾迹区切换为更合理的类LES滤波模型,极大地提高了计算精度,且资源消耗远小于LES仅略大于RANS。

近年来,不同学者发展了种类繁多的混合方法,其中包括DES(Detached Eddy Simulation)方法[3]、SAS(Scale Adaptive Simulation)方法[4-7]、PANS(Partially Averaged Navier-Stokes)方法[8]、PITM(Partially Integrated Transport Model)方法、LNS(Limited Numerical Scales)方法等。

其中DES方法是最早出现的混合方法,经过一系列改进(DDES、IDDES)已发展较为成熟[9-13]；SAS模型为能够解析宽频非定常湍流脉动而对计算网格依赖较小的新一代非定常湍流预测方法(URANS),通过加入参照当地流动的冯卡门(von Karman)长度尺度L vk,合理地释放更多流场信息[14-15]；PANS模型同样是最近发展的一种RANS-DNS桥接模型,模型构造相对简单,通过加入模化湍动能比例参数f k调整湍流的模化量来调整湍流求解尺度[16]；DES模型的提出者Spalart在2000年时曾预测,2045年左右计算机的计算能力才能满足利用LES解决90%的湍流问题,因此,在现阶段,验证与发展RANS/LES方法仍是非常必要的[17-18]。

第 36 卷第 4 期2023 年8 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 4Aug. 2023C型环对细长圆柱减阻抑振效果的试验研究马文勇1，2，杜展1，靖洪淼1，2，张晓斌1（1.石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄 050043；2.河北省风工程和风能利用工程技术创新中心，河北石家庄 050043）摘要: 长细比较大的圆柱结构易发生涡激振动从而引发结构安全问题，而阻力小的气动抑振措施是解决该问题的理想手段之一。

为此，开展了一种C型减阻抑振环风洞试验，研究了不同直径和圆心角的C型环对不同雷诺数下的圆柱气动力的影响，并通过圆柱表面的风压分布揭示了C型环的减阻抑振机理。

研究结果表明，通过减弱背风面的负压C型环可以有效减小亚临界雷诺数区圆柱的阻力，而且通过对尾流的干扰可有效抑制旋涡脱落。

关键词: 圆柱；风洞试验； C型环；气动力；旋涡脱落中图分类号: U443.38 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）04-1094-07DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.04.023引言圆柱形细长结构广泛应用于土木工程领域，如桅杆、路灯、信号塔及各类索结构。

当空气流经这类圆柱结构时，在其尾流区域形成较强负压并伴有周期性交替脱落的旋涡，使圆柱结构受到顺风向的阻力以及横风向周期性的升力，若该升力的频率与圆柱结构固有频率相近，便引发涡激振动。

圆柱结构在发生大幅涡激振动时，易造成其功能失效，甚至破坏。

被动措施是抑制细长圆柱涡激振动问题最有效的手段之一，即改变结构表面形态或附加额外装置，特别是合理的附加装置可以有效降低旋涡脱落强度，从而抑制涡振。

Zdravkovich［1］将被动控制措施分为三类：（1）表面突起，影响分离线或分离剪切层，如螺旋线、线条、翼片和半球面等；（2）裹覆，影响卷吸层，如穿孔、丝网、控制杆和轴向板条等；（3）近尾流控制器，阻止卷吸层的相互作用，如飘带、整流罩、分离盘、导向翼和狭缝等。

雷诺数对运输类飞机气动特性影响的试验研究
周林;杨钊;李杰
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2019(0)4
【摘要】开展了某背景飞机的高低速变雷诺数风洞试验,并对试验结果进行了分析;结合国外的一些变雷诺数风洞试验结论,给出了大展弦比运输类飞机雷诺数对升力、阻力以及俯仰力矩特性的影响规律。

试验研究表明:升力特性方面,在中小迎角下,随着雷诺数增大,迎角相同时升力增加,大迎角时最大升力系数增大,失速迎角增大;阻力特性方面,随着雷诺数的增大阻力减小,并且最小阻力系数随着雷诺数对数的增加基
本呈线性减小;俯仰力矩特性方面,随着雷诺数增大机翼后部载荷增大,低头力矩增大,稳定性增强。

除此之外,文中还从雷诺数对气动特性影响机理角度出发,分析了这些
规律形成的原因。

【总页数】6页(P966-970)
【作者】周林;杨钊;李杰
【作者单位】中航工业西安飞机设计研究所总体气动设计研究所;西北工业大学航
空学院
【正文语种】中文
【中图分类】V211.4
【相关文献】
1.雷诺数对太阳能飞机气动特性的影响研究
2.雷诺数对涡桨飞机增升装置气动特性影响的计算研究
3.雷诺数对飞机气动特性的影响研究
4.雷诺数对大型客机低速气动特性影响的试验研究
5.雷诺数对大后掠小展弦比飞机纵向气动特性影响修正的工程计算方法
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