崔雪扬，曹博超，徐弘一

(复旦大学 航空航天系，上海 200433)

串列双圆柱绕流问题数值模拟的多尺度分析

崔雪扬，曹博超，徐弘一

(复旦大学 航空航天系，上海 200433)

运用有限体积法，对串列放置的双圆柱二维不可压缩流动进行了直接数值计算.在分析Strouhal数及升阻力系数等积分量的基础上，本文从流动多尺度层面研究了流场分布及涡结构.通过对速度场的流动显示和频谱分析，确定了涡脱落的多个频率，以及分别受上游圆柱和下游圆柱边界层扰动形成的多尺度涡的相互作用，并且发现由于多尺度涡的相互作用形成了更小尺度涡的过程及机理.最后，进一步将这些涡结构与流场模态对应起来，使得流场结构更加清晰地展现出来.

串列双圆柱； 直接数值模拟； 多尺度； 涡脱落； 脱落频率

流体绕流问题是工程中的常见问题，各种高大建筑物设计、飞行器设计、海洋石油平台及输油管道建设均涉及此类流动.此外，工业设备中也普遍存在绕流现象，如各类管壳式换热器等.因此研究钝体绕流的特性对工程实际和工业设备设计尤其重要，相关课题也一直是流体研究的热点.一个多世纪以来,圆柱绕流一直是众多理论分析、实验研究及数值模拟的对象，但迄今对该流动现象物理本质的理解仍未完整.

大多数实验研究的雷诺数高于104量级，而数值模拟大都在102量级进行.尽管计算中雷诺数远小于实际情况,但实验结果表明，伴随涡脱落的大尺……