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《方柱繞流的數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、,,人輯第卷增刊水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展年月〔。。方柱繞流的數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究孟慶國(guó)王羽中魏中磊吉林大學(xué)數(shù)學(xué)系北京首鑰大學(xué)北京大學(xué)力學(xué)系摘要本文從數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)方柱繞流進(jìn)行了研究。我們用有限分析方法計(jì)算了流場(chǎng)的流線分布禍分布和速度分布的曲線以及方柱后方的再附區(qū)域長(zhǎng)度隨數(shù)變化的曲線并同。我們用電解沉淀法對(duì)方柱前方的死水區(qū)方柱上方出現(xiàn)的分離剪繞后階梯流動(dòng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較切層及方柱后方分離剪切層的再附等流動(dòng),現(xiàn)象進(jìn)行了顯示并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果和實(shí)臉結(jié)果做了比較。二者在定性上是吻合的,,流。關(guān)健詞有限分析方法再附長(zhǎng)
2、度函數(shù)前言,。,過去十年來(lái)人們對(duì)繞后階梯流動(dòng)頗感興趣因?yàn)檫@種流動(dòng)圖形雖然比較簡(jiǎn)單但流場(chǎng)卻很,,,復(fù)雜又是復(fù)雜湍流的一種基本流動(dòng)圖案此外這一流動(dòng)與工程實(shí)際問題聯(lián)系比較密切因而,。工程師們對(duì)這種繞流問題很有興趣但迄今這一流動(dòng)中的有些間題還沒有得到較好的解決方柱繞流是比繞。,后階梯流動(dòng)更為復(fù)雜的流動(dòng)我們知道方柱繞流包括繞前階梯流動(dòng)和繞后。,階梯流動(dòng)由于方柱前方的分離區(qū)對(duì)方柱后方的分離區(qū)的作用使得方柱繞流在后方的流動(dòng)圖,。,案同只有后階梯的流動(dòng)圖案很不相同關(guān)于繞后階梯流動(dòng)許多學(xué)者已從實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算兩方?；妹孢M(jìn)行了不少
3、研究卜他們著重研究從角點(diǎn)處分離的剪切層的再附現(xiàn)象以及再附長(zhǎng)度隨。,,數(shù)的變化其中山筍尸給出了在湍流狀態(tài)下繞后階梯流動(dòng)的平均速度和山應(yīng)力項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果卿進(jìn)一步給出了流場(chǎng)的脈動(dòng)速度的三階關(guān)聯(lián)滋閉,的實(shí)驗(yàn)值汪闡述了逆壓梯度對(duì)再附區(qū)域長(zhǎng)度的影響另外,給出了在層流,繞后階梯流動(dòng)的速度剖。狀態(tài)下面和再附長(zhǎng)度隨數(shù)變化的曲線。本文從數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)方柱繞流問題進(jìn)行了研究計(jì)算是在徽機(jī)上進(jìn),,,行的所以只給出了在定常的層流狀態(tài)下流場(chǎng)的速度分布流線和渦量的分布以及再附區(qū)域長(zhǎng),,度隨數(shù)變化的曲線由于查不到關(guān)于方柱繞流的計(jì)算結(jié)果只
4、將我們的數(shù)值計(jì)算結(jié)果同。,繞后階梯流動(dòng)的情形進(jìn)行了比較而我們的實(shí)驗(yàn)是在拖動(dòng)水槽中進(jìn)行的用電解沉淀顯示法拍攝。。。了流場(chǎng)的流動(dòng)圖片實(shí)驗(yàn)數(shù)約為最后將我們的數(shù)值計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較方柱繞流的數(shù)值計(jì)算么計(jì)算方法。本文于年月日收到水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展年增刊。我們用有限分析方法田計(jì)算方柱繞流有限分析方法的基本思想是對(duì)一?；辗只蚱辗址?。。程給出它的局部的有限分析解具體做法是將整個(gè)流動(dòng)區(qū)域分為若干矩形子區(qū)域在每個(gè)子區(qū),,,,。域內(nèi)將徽分方程線性化并給出其四周的邊界條件因而對(duì)這一子區(qū)域可以得到一解析解這,,一方法由于充分考
5、慮了流場(chǎng)中的任一點(diǎn)受周圍流動(dòng)的影響因而它將比有限差分方法更精確。些控制方程如,。,,圖所示的網(wǎng)格劃分的方法針對(duì)現(xiàn)在的方柱繞流問題在層流狀態(tài)下定義二維流動(dòng)萬(wàn)今,今,小腳札?韶忍且協(xié)門門門口牙門門口月網(wǎng)麗卜如即打,耘幣今即州云獷萬(wàn)矛砰一口困,,巴,卜州門口櫥如甲。口一口口卜一十日‘劣?今圖有限差分法的網(wǎng)格的,,。渦函數(shù)考流函數(shù)砂和速度所滿足的方程如下刀已廳條二么哈弘弘右叭一翻,一甲,,叭,一叭,月毖刃。口處,,。。其中為方柱繞流入的最大速度為渠道寬度為運(yùn)動(dòng)學(xué)粘性系數(shù)計(jì)算砂二,夢(mèng),。、。區(qū)域如圖所示上式中的是用無(wú)量
6、綱化的坐標(biāo)值是用無(wú)量綱化的速度值一鄉(xiāng)一幾卜,一圖計(jì)算區(qū)域方程可改寫成下列形式。月條十奮一弘如,,二秒,一,條。其中產(chǎn)按,有限分析方法有下列離散方程盯照?qǐng)D所示的網(wǎng)格劃分亡二,奮,右即鑄心腳二心附。心?？诙液?,雪,翻條條其中獷二凡一腸。反潛飾,即二召月肋”而一孟慶國(guó)等方柱繞流的數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究一朋一召已月刃一粗一反柑一一從‘脂砰召朋肚月無(wú),〔,,,,一,,,一一〕一玄而乎石。一〔亡布十口食島一口柑一一?！吃逻@里,一月凡幾一凡傭月吞刀,,一,?！耙?。纂甕黯一幾一一凡凡一一習(xí)云〔月介,凡花〕留兒一一一從〔毋,及
7、〕。舊幾沁護(hù)矛十刀”凡二此’幾月乎心跳一叮幾跳一萬(wàn)凡止刀為沌介一月正扭一爪,無(wú)謂月以由刀幾,機(jī),,場(chǎng),,。如圖所示我們?nèi)∈欠街膶挾瓤诙?在入處和出處二的剖面上流函數(shù)和渦函數(shù)為趙,秒,一,夕二。一矛獷十乙獷少一在夢(mèng)處“,”二價(jià)二,砂,云右,,在上邊界即,二處,越認(rèn)甲一一,,,,右乙氣忿一砂一護(hù)水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展年增刊在方柱的麗邊上,”,乒﹄砂。,謬,,〔一。,,一華任在而邊上沙乒﹄一︸︷二砂一。,,,,。了、一畢,在麗邊上忍,”砂。、二,,‘氣劣少一粵性,在凹角點(diǎn)月和上一﹃︸移認(rèn)戶甲﹄秒一一。在凸角點(diǎn)處移,
8、”二功,、。,,〔,〔一,十,〕‘了,丁,華豐畢棄祖任一任任任份在凸角點(diǎn)處“,”砂,、,,、,。,,二,礦價(jià),舌’二’’雪,、干分‘一一、〔砂了、芳一’分’產(chǎn)一了、書’令’一‘聲一勺滬”計(jì)算結(jié)果,,,,,,等情況的計(jì)算結(jié)果如下圖,和的流線分布圖瓜。。圖給出了流線的分布我們可以從圖中觀察到方柱后方的再附區(qū)域長(zhǎng)度隨翱的變化圖為。,。渦線的分布由圖可見在方柱右上方附近有一強(qiáng)剪切區(qū),。圖為時(shí)流場(chǎng)的主流速度分
