降低圆柱绕流的方法:
1、在圆柱体两侧放置流体绕流抑制装置,比如绕流片、膨胀体等。这些装置会在流体通过时产生剪切力,改变流体速度和方向,从而减少绕流的发生。
2、调整圆柱体的形状和尺寸来减少绕流的影响,比如加长圆柱体和减小其直径,使流体通过时产生更少的阻力。
3、选择合适的流体也有助于降低圆柱绕流。例如,采用低黏度的流体可以减少阻力和绕流现象的产生。
圆柱绕流会形成大量的涡旋和漩涡,使得流体的速度分布不连续,产生剪切力和阻力。这些阻力将会降低物体的运动速度和加速度,使得物体需要消耗更多的能量才能维持运动。降低圆柱绕流的目的在于减少阻力、提高效率和降低能耗。
1只有渐扩管可能出现边界层分离.
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.
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。
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。
卡门涡街是流体力学中重要的现象,在自然界中常可遇到,在一定条件下的定常来流绕过某些物体时,物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡,经过非线性作用后,形成卡门涡街。如水流过桥墩,风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。
1911年,德国科学家T.von卡门从空气动力学的观点找到了这种涡旋稳定性的理论根据。对圆柱绕流,涡街的每个单涡的频率f与绕流速度v成正比,与圆柱体直径d成反比,即f=Sr(v/d)。Sr是斯特劳哈尔数,它主要与雷诺数有关。当雷诺数为300~3×10^5时,Sr近似于常数值(0.21);当雷诺数为3×10^5~3×10^6时,有规则的涡街便不再存在;当雷诺数大于3×10^6时,卡门涡街又会自动出现,这时Sr约为0.27。出现涡街时,流体对物体会产生一个周期性的交变横向作用力。如果力的频率与物体的固有频率相接近,就会引起共振,甚至使物体损坏。这种涡街曾使潜水艇的潜望镜失去观察能力,海峡大桥受到毁坏,锅炉的空气预热器管箱发生振动和破裂。但是利用卡门涡街的这种周期的、交替变化的性质,可制成卡门涡街流量计,通过测量涡流的脱落频率来确定流体的速度或流量。
圆柱绕流的应用有以下机械:
1、风力发电机:圆柱绕流可用于改善风力发电机组的设计,提高其风能利用效率。
2、船舶设计:通过研究圆柱绕流,可以优化船体的外形和设计,减小阻力,提高船舶的速度和燃油效率。
3、管道和管线系统:圆柱绕流可用于优化管道和管线系统的设计,减少能量损失和压力降低。