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正三棱柱体在低雷诺数下流动特性的实验研究

2020-06-08邱玥

工业技术创新 2020年2期

邱玥

(厦门大学嘉庚学院机电工程学院,福建漳州 363105)

引言

钝体绕流是一种非常普遍的流体力学现象,在交通、建筑以及海洋工程等领域中有广泛的应用[1-2]。钝体绕流往往伴随着流动分离以及涡街的形成、脱落,使钝体表面产生交变应力,从而引起物体振动。当涡的脱落频率接近物体的固有频率时,还会引起共振,造成物体结构的直接破坏[2]。对钝体绕流进行研究,有助于深入了解流动分离、尾涡脱落和能量转化等特性[3],对掌握流场工况以及减阻机理具有极其重要的工程意义。

流体力学的研究方法主要包括理论分析、实验测量和数值模拟[4-5]。然而目前钝体绕流研究大多基于理论分析和有限元数值模拟[6-7],缺乏具体的实验测量以及实验验证。尤其是对于正三棱柱体模型,针对低雷诺数工况下尾涡形成长度与速度场随雷诺数变化情况的研究相对缺乏。因此,本文通过实验测量以及实验验证,对正三棱柱体尾流形成过程进行研究,重点分析正三棱柱体柱面对来流时尾涡的形成机制,探讨尾涡形成长度、阻力系数等流场特征参数与雷诺数之间的关系。

1 实验模型

本文所涉及的实验测量工作均在厦门大学流体&PIV实验室中的开放循环水槽中进行[5,8]。实验主要研究正三棱柱体柱面对来流方向的不同来流工况。实验选用的模型为未来8000树脂实心柱体,长480 mm,处于上下两端板之间的测试区域长度=450 mm,长细比=37.5,其中为正三棱柱体截面底边长度。……

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