两平行壁之间圆柱绕流的模拟与失稳研究
流体动力学
2019-02-13 v1 混沌动力学
化学物理
地球物理
摘要
采用计算流体动力学（CFD）模拟了 Re=40 与 Re=100 时两平行壁之间圆柱周围的二维流动。控制方程为 Navier-Stokes 方程。采用有限体积法（FVM）离散，并用 PISO 算法迭代求解。随后将计算结果与文献中的数值结果对比，取得了良好一致。之后，研究了卡门涡街（Karman vortex street）的形成机理，并采用能量梯度理论分析了整个流场的失稳特性。发现对于定常流，附着在圆柱后方的两个涡对流动失稳无影响，即它们不贡献于卡门涡街的形成。卡门涡街的形成源于圆柱两侧两个剪切层相互作用与圆柱尾流中绝对不稳定的结合。对于具有卡门涡街的流动，初始失稳发生于尾流下游涡内部的区域，且涡中心首先在涡内部失去稳定性。对于压力驱动流，确认时均速度剖面上的拐点导致失稳。结论是能量梯度理论潜在适用于研究流动稳定性并揭示转捩机理。
引用
@article{arxiv.1902.02460,
title = {Simulation and Instability Investigation of the Flow around a Cylinder between Two Parallel Walls},
author = {Hua-Shu Dou and An-Qing Ben},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.02460},
year = {2019}
}
备注
8 pages, 14 figures