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绕流圆柱时速度越小越易发生边界层分离

  • 发布:2024-07-17 07:56:16
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1只有渐扩管可能出现边界层分离.

绕流圆柱时速度越小越易发生边界层分离

2流体绕流圆柱时,先因为流动截面缩小速度增加压力减小,但之后又因为流动截面面积增加压力回升,这时候边界层内流体依靠自身动量克服压力增长流动,但流动速度变慢,由于边界层内流体动量小,最终出现壁面处速度梯度?u/?y为0,然后回流的现象,即发生边界层分离.

涡旋是怎么形成的?与哪些因素有关?

可能是网格不够密、边界高度不合适、加密不正确等原因导致的。

当网格不够密时,会使圆柱绕流阻力系数偏大。边界高度不合适,加密不正确都是导致圆柱绕流阻力系数出现误差。

圆柱绕流是指以圆柱绕流为代表的钝体绕流是工程实践中非常普遍的流动现象,控制和消除圆柱尾部涡脱落是空气动力学研究的热点之一。

涡旋 漩涡,什么区别?

涡旋(Vortex)有时也称旋涡。是指一种半径很小的圆柱在静止流体中旋转引起周围流体作圆周运动的流动现象。一般旋涡内部有一涡量的密集区,称涡核,其运动类似刚体旋转。上述圆柱体即相似于旋涡的涡核。在它的外部,流体的圆周速度与半径成反比;在它内部,则与半径成正比,在涡心上圆周速度为零。旋涡是飞行器绕流中的重要流动现象,对飞行器的空气动力特性有重要影响(见机翼空气动力特性和机身空气动力特性)。 一般来说,流水形成的涡旋被称做漩涡,大气形成的涡旋则有可能形成热带气旋或者龙卷风。

涡是旋涡的一种形态,专指湍流运动中的不均一、不规则的各种尺寸的旋涡。其尺寸,大的和整个湍流的广延同量级,如在湍流边界层中,最大的涡与边界层厚度同量级;小的则小到分子粘性进行动量交换的尺度。在湍流运动中,由于涡的彼此拉伸机制,使涡由大变为略小、较小、更小的各种尺寸的涡。涡的旋转能量随之由大涡传递给较小的涡,再传给更小的涡,直到最小的那一级涡上粘性应力直接起作用把旋转动能转变为热能而耗散掉。

用无粘性理想流体理论研究机翼绕流时,需要运用许多理想旋涡的概念。如涡核半径为零的集中涡(或线涡),涡心上速度为无穷大;由无数集中涡排列而成的涡面,是切向速度的不连续面;在定常流动中,涡轴与气流速度方向处处一致的涡线为自由涡,否则为附着涡;在流场中不承受压差的涡面称为自由涡面,否则为附着涡面。这些理想旋涡是有限翼展机翼升力线理论和升力面理论的基础。实际流场中还有脱体涡和尾迹涡。

脱体涡 从弹体背风面或机翼的尖前缘分离出来的旋涡。它们都属自由涡,在往下游的方向上旋涡强度不断加强,直到成为尾迹涡为止。它们从分离线脱出后,涡层末端卷成具有涡核的旋涡。图中是用烟迹法显示的三角翼上表面脱体涡中心的照片。在旋涡破裂之前,由于旋涡处的低压使机翼产生附加涡升力。旋涡破裂后,突然扩散,形成湍流团。图中还显示出两种破裂形式。上方是螺旋型破裂,下方是涡泡型破裂。翼表面上方旋涡破裂后,升力突然下降,压力中心前移。

尾迹涡 如二维圆柱绕流背风面的脱体涡,其中包括著名的卡门涡街,以及机翼后缘开始卷起的旋涡等。在一定距离后,机翼尾迹涡逐渐卷成一对具有涡核的旋涡(也称翼梢涡)。此后由于涡量的对流和粘性耗散,旋涡半径逐渐扩大,内部压强和速度逐渐趋近于来流值。大型飞机的尾迹涡可能对处于尾迹区的小型飞机造成灾难性后果。超音速飞行器的尾迹涡可以传播到很远的地方。

圆柱绕流的介绍

涡旋有时也称旋涡。是指一种半径很小的圆柱在静止流体中旋转引起周围流体作圆周运动的流动现象。点击此处添加说明一般旋涡内部有一涡量的密集区,称涡核,其运动类似刚体旋转。上述圆柱体即相似于旋涡的涡核。在它的外部,流体的圆周速度与半径成反比;在它内部,则与半径成正比,在涡心上圆周速度为零。旋涡是飞行器绕流中的重要流动现象,对飞行器的空气动力特性有重要影响(见机翼空气动力特性和机身空气动力特性)。 一般来说,流水形成的涡旋被称做漩涡,大气形成的涡旋则有可能形成热带气旋或者龙卷风。

水流遇低洼处所激成的螺旋形水涡。 明 孙蕡 《次归舟》诗:“柁工鸣板避漩涡,橹声摇上 黄牛峡 。” 峻青 《海啸》第二章:“那急剧旋转着的漩涡,一个追赶着一个,疯狂地向着前面涌去。” 刘白羽 《长江三日》:“峡窄 江 陡, 江 面布满大大小小漩涡。” .比喻气体、烟雾等旋转时形成的螺旋形流向。 高云览 《小城春秋》第三九章:“在充满劣等烟草味的小牢房里,烟雾继续从他嘴里一口一口的吐出,周围弥漫着青烟的漩涡。” 比喻某种使人不能自脱的境地。 宋 朱熹 《答吕子约书》:“ 苏黄门 初不学佛,只因在 筠州 ,陷入此漩涡中。” 郭沫若 《洪波曲》第十一章二:“你不要和他们混在一道噢,旋进了漩涡是很危险的噢!” 冰心 《寄小读者》十九:“我不幸也曾陷入这种漩涡!” 指酒涡。 骆宾基 《一个唯美派画家的日记》:“她那嘴角有一个笑的漩涡出现了,其他部份的肌肉全是静止的。”

用流体力学分析圆柱绕流运动为何速度产生变化

二维圆柱低速定常绕流的流型只与Re数有关。在Re≤1时,流场中的惯性力与粘性力相比居次要地位,圆柱上下游的流线前后对称,阻力系数近似与Re成反比(阻力系数为10~60),此Re数范围的绕流称为斯托克斯区;随着Re的增大,圆柱上下游的流线逐渐失去对称性。

速度对圆柱绕流的影响

可能原因如下:

1 图中流场尺度过小,也就是说上下宽度太窄;

2 流场上下边界条件设置不准确,从计算结果可以看出,速度场分布受上下边界影响很大。而理想的圆柱绕流的流场分布是不受上下边界影响的。检查一下是不是上下边界设置的问题。

速度较低圆柱的影响较小、速度的增加对圆柱的影响也随之增加。

1、当速度较低时,圆柱绕流的稳定性较好,流线较规则,流速较慢,流动较为平稳。此时,流场中的涡流较小,对圆柱的影响较小。

2、随着速度的增加,流场中的动能增加,涡流强度增加,产生的涡流较大,对圆柱的影响也随之增加。当速度达到一定值时,流场中出现了较大的涡流,使得圆柱周围的流动变得不稳定,产生了流动脱落现象。

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