二维与三维方柱绕流数值模拟：流场特性与雷诺数影响

本文主要探讨了方柱绕流的二维和三维数值模拟，发表于2013年的《中国计量学院学报》第24卷第4期。作者李雪健和苏中地针对这一经典流体力学问题，选择了标准k-ε模型和DES（大涡模拟）模型作为数值计算工具，结合有限体积法进行研究。他们的目标是深入理解方柱绕流中的流场特性，特别是关注流动形态和阻力系数的变化，包括升力和阻力随雷诺数的变化规律。 在研究过程中，研究人员详细分析了方柱在不同雷诺数下的流场特性，这涉及到流体动力学中的基本概念，如雷诺数，它是一个无量纲数，用于衡量流体流动的惯性力与粘性力的相对强度。通过对比实验数据和先前的数值结果，他们验证了DES模型在三维钝体绕流计算中的适用性，这对于复杂几何形状的流动问题具有重要意义。 论文的重点在于揭示了三维数值模拟相较于二维模拟的优势，即三维模型能够更精确地反映实际流场的复杂性和非对称性。随着雷诺数的增加，升阻力系数（通常用Cd表示）呈现出平均值上升的趋势，这反映了湍流效应的增强。另一方面，斯特劳哈尔数（St，描述物体形状对其流动阻力影响的参数）则经历了一个先增后减的过程，这表明在特定雷诺数范围内，阻力分布可能随流速增大而先增加，而后趋于稳定或降低。 这篇论文不仅提供了对方柱绕流的深入数值分析，还为数值方法在工程中的应用提供了一种新的视角和验证，特别是在处理三维钝体绕流问题时，DES模型显示出了其潜在的价值。这对航空航天、船舶设计、风能等领域内的工程师们理解和优化流体动力学性能具有实用价值。