【摘 要】
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研究翼型与其下游圆柱之间相互气动作用对于分析和控制小型轴流风扇噪声有着非常重要的意义.求解描述这一物理现象的Navier-Stokes方程是一件极其困难的事情,用计算机数值模
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研究翼型与其下游圆柱之间相互气动作用对于分析和控制小型轴流风扇噪声有着非常重要的意义.求解描述这一物理现象的Navier-Stokes方程是一件极其困难的事情,用计算机数值模拟这种结构体绕流问题已成为一种发展趋势,它所具有的诸多优点已经使其成为以噪声为背景的空气动力学的一个重要的研究方向.该文利用CFD软件FLUENT对串列翼型-圆柱绕流的二维不可压缩流场进行了数值模拟计算,并对结果进行了详细的分析.本文首先对绕流问题的基本概念、基本公式以及目前常用的数值模拟方法进行了介绍,并着重介绍了求解不可压缩流场的SIMPLE方法.为了证明FLUENT软件对于不可压缩绕流流场计算的可靠性,该文首先对经典的圆柱绕流问题进行了验算,并将其结果包括阻力系数、Strouhal数以及涡量线图等与实验结果和其他作者的计算结果进行了比较,结果吻合得很好.该文着重模拟计算了雷诺数Re=200条件下,NACA4412翼型与其尾涡中的圆柱之间的相互气动作用,其雷诺数值以圆柱直径为特征长度.通过变换翼型攻角以及翼型与圆柱之间横向和纵向间距,研究了这些参数对流场中流迹特征和数字特征的影响.计算结果表明:对该绕流问题,流动特征在很大程度上取决于这三种参数的大小.特别是变换翼型攻角和横向间距时均存在一临界值,当这两种参数从小于临界值变化到大于临界值时将带来一些流动特征量的突然变化,如翼型攻角由7°变到10°时圆柱升、阻力系数振幅突然增大,平均阻力系数减小;间距在l/d=3.6左右,圆柱平均阻力系数以及升、阻力系数振幅具有较大阶跃.反映涡脱落频率的Strouhal数,对于同一流场中的翼型和圆柱来说基本相同,并且均小于单圆柱绕流情况.
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