开缝圆柱流场的雷诺数效应与涡街频率调控：数值模拟研究

本文主要探讨了开缝圆柱流场的数值模拟，作者朱睿是中国厦门大学航空航天工程学院的助理教授，专注于实验流体力学的研究。研究背景由福建省自然科学基金（No.2012J01023）和中国国家自然科学基金（No.11072206）共同资助。研究的核心内容是针对不同宽缝开口（s/d = 0.1, 0.15, 0.2）的开缝圆柱在五个不同雷诺数（Re=1500, 3000, 4400, 5600, 7200）下的流场特性，特别是关注开缝形状对圆柱绕流场的影响以及如何调控涡街分离频率。 利用FLUENT软件平台进行大规模涡模拟（LES，Large Eddy Simulation），研究者发现，当圆柱表面在开缝处发生吹气或吸气时，会引发一系列波动的涡旋现象。这些涡旋的形成和演变是由边界层效应驱动的，其行为与开口尺寸、雷诺数以及通风口的设计参数紧密相关。通过计算流体动力学（CFD）分析和模拟，研究者能够深入理解这种非线性动力学行为，这不仅有助于优化流体机械设计，例如减少阻力、提高性能或者改善噪声控制，还可能在航空、船舶、能源等领域找到实际应用。 此外，这项工作为理解类似结构的流体力学问题提供了宝贵的参考，如通风管道中的空气动力学、风力发电机叶片设计等。通过这些数值模拟结果，研究人员能够预测不同条件下的流场特性，从而为工程实践提供更精确的预测模型和控制策略。这项首发论文不仅深化了对开缝圆柱流动的理解，也展示了数值模拟技术在解决复杂流体力学问题上的强大潜力。