【摘 要】
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涡方法作为一种拉格朗日方法,其高精度、便于处理复杂边界条件、能够直接模拟Navier-Stokes方程等特性使涡方法具有其他计算流体力学方法无可比拟的优势,常用于模拟非定常流
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涡方法作为一种拉格朗日方法,其高精度、便于处理复杂边界条件、能够直接模拟Navier-Stokes方程等特性使涡方法具有其他计算流体力学方法无可比拟的优势,常用于模拟非定常流场和复杂流场,目前应用较多的涡方法为粒子强度交换法。然而涡方法主要用于不可压缩流动的数值模拟,长期以来涡方法研究者对其向可压流动领域的拓展付出了不懈的努力,但鲜有令人信服的成果。近年来有学者提出了一种改进后的涡方法即胀量涡方法,用于可压缩流动的数值模拟,但改方法尚不完善,仍有待发展。本文基于粒子强度交换法,对工程中常见的串列双圆柱绕流进行了模拟；并使用胀量涡方法对可压缩流场中的旋涡合并进行了模拟,对可压缩流场中的旋涡合并进行了探讨。主要研究内容为：(1)使用粒子强度交换方法对Re=200和Re=300两种情况下串列双圆柱绕流进行了数值模拟,得到了不同圆柱间距下流场的变化规律,结果显示：对于串列双圆柱绕流其圆柱间距存在一临界值,在临界值附近流场形态及两圆柱各动力学参数均会发生突变；该临界间距随着流场雷诺数的增大而减小,所得结论与实验的观测结果相符,所得结果与实验结果与前人计算结果相符；(2)使用胀量涡方法分别对两个及三个旋涡的合并过程进行了数值模拟,分析了合并过程中各个物理场结构的演变。结果表明：对于两个半径相同的旋涡,不同的马赫数对于合并过程并无较大影响；对于环量相同但马赫数不同的两个旋涡,当马赫数相差较大时,马赫数较小的旋涡在合并的过程中会被马赫数较大的旋涡吸收；对于马赫数相同的三个旋涡,初始排列方式不同,其合并过程亦不同。
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