高长细比半球-圆柱体周围涡振荡研究
流体动力学
2016-10-11 v1
摘要
采用大涡模拟 (LES) 和动态模态分解 (DMD) 研究了攻角 10° 至 80° 范围内半球-圆柱体周围的涡非定常性。基于圆柱直径的雷诺数 (Re) 为 22000。结果表明，在整个攻角范围内，前体上方均存在涡振荡。该振荡的特征是前体背风涡对交替上下振荡和同相左右摆动。当攻角大于 20° 时，可在后体发现涡脱落，且脱落区域随攻角增大而逐渐前移，相应地涡振荡区域收缩，并在攻角足够高时最终仅存在于头部附近。涡振荡和涡脱落均沿弹体诱导脉动侧向力，但涡振荡诱导的力更大。在攻角 10°–40° 范围内，涡振荡频率与涡脱落频率相似，St = 0.085–0.12，此时后体流场由涡脱落和前体涡尾迹共同主导；而在攻角 50°–80° 范围内，沿弹体频率明显分为两个区域，其中前体上方涡振荡频率为 0.053–0.064，后体上方涡脱落频率为 0.16–0.2。DMD 分析表明，除平均流外，最能量的模态分别对应于前体的涡振荡和后体的涡脱落，且 DMD 得到的频率与通过快速傅里叶变换获得的侧向力频率一致。涡振荡的时均流场是对称的，不存在明显不对称性。因此，前体上方的涡对围绕对称的平均流场振荡。
引用
@article{arxiv.1610.02631,
title = {Vortex oscillations around a hemisphere-cylinder body with a high fineness ratio},
author = {Bao-Feng Ma and Shuo-Lin Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.02631},
year = {2016}
}
备注
20 pages, 12 figures