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3。2物理模型 16

4。圆柱绕流数值模拟 19

4。1数值模拟的方法 19

4。2 卡门涡街 20

4。3 圆柱绕流数值模拟过程 20

结论 31

展望 32

致  谢 33

参考文献 34

1。绪论

1。1基于CFD圆柱绕流数值模拟研究的背景与意义：

   钝体，在流体力学中是这样一种定义，它指的是一切非流线体[1]。大量的工程结构如桥梁、桥墩、塔架、采油平台、大型冷却塔、高层建筑等等都是钝体。当流体流过这些物体时，这些物体及其周围会有许多复杂的情况出现。众多学者一直都专心致志于钝体绕流的研究，他们废寝忘食、刻苦钻研，钝体绕流成为了流体力学领域的研究热点。圆柱绕流现象是钝体绕流领域研究的经典问题之一，在不同的雷诺数下，圆柱绕流会出现不一样的流动情况，这引起了学者极大的关注。同时，圆柱绕流与我们的日常生活有着不可分割的关系，它时时刻刻影响着我们的生活。

    圆柱绕流是我们日常生活中最常见也最为普遍的流动现象。圆柱的几何结构简单，而且其包含了丰富的物理知识。很长一段时来都作为理论分析、实验研究及数值模拟的重点研究对象。圆柱绕流总是伴随着非常复杂的分离和涡旋运动，当流体流经这些非流线型结构也就是钝体结构时，会在结构的横向与纵向上形成具有周期性的非定常荷载，这些荷载的出现非常不利于结构的稳定，当这些荷载超出了建筑物的承受范围之外，就会引发涡激振动，造成结构物的疲劳破坏，缩短结构寿命，甚至导致共振或变形发散。从而结构的安全性受到了较大的威胁，严重的时候直接破坏结构，导致建筑物的坍塌。From+优|尔-论_文W网wWw.YouErw.com 加QQ752018.766

    圆柱绕流不仅是流体力学领域中重要的研究课题，与此同时，在自然界和工程实践中也具有十分紧密的联系。生活中常见的工程问题有以下这些，比如河水绕过桥墩、海流冲击海底电缆、气流对电线的作用、空气绕过飞机、风绕过建筑物、江底隧道、跨海大桥等等。

    19世纪中期，曾经在美国发生过这样一件领全国震惊的事情，也推动了流体力学的发展。1940 年，美国塔科马悬索桥的断裂[2]，给社会带来了巨大的经济损失，虽然幸运的是在大桥坍塌事故中没有人失去生命，但足以让当时的人们恐慌。之所以害怕的原因是不知道这样一座牢固的大桥为什么会被当做柔软的面筋一样甩动。经过了科学家的不懈的实验研究，结果惊人惊讶。从来没有人想到竟然是大桥在自然风作用下发生了强烈共振，就是共振，导致桥梁的结构直接被破坏。研究者们总结了经验与教训，得出了结论，圆柱绕流的非定常涡脱离往往引发振动现象，当自然风的振动频率结构的固有频率附近或者与相应物体固有频率相同时，就会产生共振。随着研究者不断的思考与改进，促使了当时流体力学的快速发展，无论是从实验还是从数值模拟研究方面都取得了较为理想的研究成果，从此开始了现代桥梁的风洞研究与试验，并将其运用到解决实际工程问题之中。在建筑设计中必须考虑结构的固有频率，要进行风洞试验，通常还会采取减小跨度，增加刚度，改善外形等，或设置动力阻尼器等有效措施来提高建筑的安全性与可靠性。流体力学的研究已经成为了一件迫在眉睫的事情，只有尽快清晰真确地揭示其物理本质，才能更好的减小流动分离所带来的一系列影响，可以促进未来工业技术的进步和航空航天等高端领域技术的发展。论文网 (责任编辑：qin)