雷诺数100时串列方形钝体构筑物绕流数值研究

"串列方形钝体构筑物绕流的数值分析 (2012年) - 上海交通大学学报" 这篇论文是2012年由吴七二、周岱和付功义在《上海交通大学学报》上发表的，主题涉及自然科学领域的流体力学和工程计算。研究的核心是对雷诺数Re=100时串列方形钝体构筑物绕流的数值分析，主要探讨了间距比s（构筑物中心距离与构筑物宽度之比）对流场特性的影响。 首先，研究采用了二阶CBS（Cubic B-Spline）有限元法，这是一种高级的数值计算方法，能够精确模拟流体流动中的复杂现象。该方法在处理非结构网格和流体动力学问题时表现出高精度和稳定性，因此适合用于此类研究。 在雷诺数Re=100的条件下，研究分析了不同间距比下的流场特征，包括平均阻力系数、阻力系数均方根、升力系数均方根、斯特劳哈尔数和压力系数等关键力学性能指标。雷诺数是衡量流体流动状态的重要参数，Re=100通常对应于层流到湍流的过渡区域。 研究发现，间距比s显著影响串列方形构筑物的流场结构。当两个构筑物排列成串列时，可以观察到流体阻力的降低，这可能是因为上游构筑物改变了流体流动路径，使得下游构筑物受到的阻力减小。然而，存在一个临界间距比，大约在4.50至4.75之间，这个范围内构筑物的力学性能指标会出现跳跃性变化，表明流场的稳定性在这个区间内发生了突变。 此外，上游构筑物的尾流对下游构筑物产生显著影响，导致下游构筑物的升力系数均方根总是大于上游构筑物，显示出更强烈的脉动性。这种现象揭示了尾流的动态效应，并暗示了构筑物间的相互作用增强了流动的不稳定性。同时，两个构筑物表面的压力分布差异显著，这可能对构筑物的设计和工程应用有重要指导意义，如结构强度评估和能量消耗优化。 关键词涵盖了串列构筑物、间距比、阻力系数等核心概念，表明该研究关注的是流体动力学中的多体相互作用及其对流阻和升力的影响，对于理解和设计类似结构的水下或风工程有实用价值。