亚声速管道流中带钝体时的非定常动力学

针对亚声速管道流中一种特定钝体（V形槽）开展了一系列降阶数值模拟，以评估其非定常尾流动力学。改变了V形槽的两个几何参数：V形槽的底边角（$\theta$）和V形槽前缘处缝隙的尺寸（$\xi$）。分析了湍流运动学量与压力场，以评估在自由流马赫数 $M_\infty = 0.25$、基于钝体横向长度（L）的自由流雷诺数 $Re_L=0.1 \times 10^6$ 下的非定常性。考虑了五种V形槽角度（$\theta$, $^\circ = \pi/6, \pi/4, \pi/3, 5\pi/12, \pi/2$），并仅对特定 $\theta = [\pi/6]$ 考虑了三种缝隙尺寸（$\xi$, mm =0,0.25,0.5）。总体而言，所考虑的最钝物体（$\theta = \pi/2$）呈现出速度与压力的高涨落，并伴随更高的阻力（$c_d$）和总压损失（$\Delta p_0$）。另一方面，在流线型物体（$\theta = \pi/6$）上开设缝隙倾向于有效稳定尾流，从而产生近乎周期的脱落结构，且 $c_d$ 与 $\Delta p_0$ 更低。对于 $\theta = [\pi/6]$，涡脱落谱展宽，峰值位于 $[fL/u_\infty] \sim 0.08$。对于 $\theta \geq [\pi/4]$，出现主导离散脱落频率，并伴随逐渐的频谱衰减。类似地，如前所述，$\xi$ 对 $\theta = [\pi/6]$ 情形的影响产生了离散脱落频率而非展宽频谱。当缝隙尺寸最大为 $\xi = 0.5$ 时，脱落频率增至最大值 $[fL/u_\infty] \sim 0.26$。文中还提供了关于脱落涡、尾流动量亏损、流场中变化的能量含量以及主导时空结构的更多见解。