壁面安装方柱后湍流尾流的特性研究
流体动力学
2020-12-22 v1
摘要
借助 Spalart-Allmaras 改进延迟分离涡模拟（S-A IDDES）与本征正交分解（POD），研究了展弦比为 4 的壁面安装方柱绕流湍流。雷诺数基于自由来流速度与障碍物宽度等于 12,000。本研究重点分析尾流的涡结构及沿障碍物高度的涡脱落过程。将一阶与二阶流动统计量与现有实验及直接数值模拟数据进行定量比较，以验证数值结果。耦合用于生成湍流来流条件的涡方法（VM）的数值模型，能够以令人满意的精度成功复现障碍物周围及下游的流场。利用模拟得到的时均与瞬时流动参数，详细讨论了尾流形成区附近的流动结构与涡脱落特性。识别出了具有强能量运动的偶极型平均流向涡与半环发夹瞬时涡。通过两点相关，报道了沿障碍物的相干脱落结构。识别出两类涡脱落区间，即低幅值波动（LAFs）与高幅值波动（HAFs）。尾流的 POD 分析表明，在障碍物高度 0.25 至 0.5 的 elevations 处，前两个 POD 模态代表交替脱落，对动能的贡献介于 66.6% 至 57.6% 之间。基于涡脱落相位角与 POD 所得时间系数谱，建立了简单的低阶模型，以预测交替脱落占主导的高度范围内的尾流动力学。
引用
@article{arxiv.2012.11263,
title = {On the characteristics of the turbulent wake behind a wall-mounted square cylinder},
author = {Mustafa Zhuhair Gheni Yousif and HeeChang Lim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.11263},
year = {2020}
}
备注
Under consideration for publication in J. Fluid Mech. (28 pages, 25 figures)