徐明金

（水利部新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000）

作为最简单的钝体绕流模型之一的方柱绕流，由于其断面形式简单且分离点位置较为确定，一直是计算流体动力学的基础研究对象之一。方柱后复杂的流动机理更是研究热点，国内外众多学者都从不同角度进行了研究，并取得了不少成果。Lyn［1］，Durao［2］等人采用LDV仪器先后给出雷诺数为2.2×104和1.4×104的试验结果。张伟［3］等人采用PIV试验以及数值模拟两种方法同时进行研究表明计算结果与试验结果吻合较好。而这些成果大多都是在雷诺数相对较高或者较高时计算取得的，而对小雷诺数时流场变化的详细研究相对较少，马亮［4］等人计算了小雷诺数下立方体绕流的阻力系数随雷诺数的变化情况。本文主要采用FLUENT流体力学软件计算小雷诺数（Re<52）下方柱绕流的流场特性进行分析，进一步丰富方柱绕流问题。

1 数值计算模型

1.1 几何模型

本文采用的模型：方柱边长H=10mm，计算区域8H×3H的矩形区域，上游尺寸1.5H，下游尺寸6.5H，如图1所示。

图1 计算模型布置示意

1.2 网格划分及边界条件

为提高模拟精度，计算区域采用分块网格划分的技术。计算区域共分两块。两个区域采用不同尺寸的四边形结构化网格进行划分，网格总数8.5万。

流动方向与垂直流动方向上的均匀速度分别定义为u和v。

采用速度进口边界，根据雷诺数大小换算成进口平均速度，即u=U，v=0，进口处平均速度U可由式（1）计算：

式中Re为雷诺数；υ为运动粘度（m2/s）；D为方柱的当量直径（m），即D=H。

假定在计算域出口处任意时刻的流动已充分发展，因此，出口处采用自由出流边界。……