Fluent非牛顿流体绕钝体的流动特征数值研究(2)
1.2 国内外研究现状 流体绕钝体的流动早在上个世纪就引起许多学者的研究，其中，卡门涡街就是钝体绕流中的一个经典现象。由于非牛顿流体粘度系数的非线性，加上早前计算机还不发达，使得研究非牛顿流体绕钝体的流动特性非常困难。 朱克勤[1]总结了非牛顿流体的基本概念、主要类型，如应力偶流体，宾汉流体及一些主要特征效应，如Weissenberg效应等；陈文芳 则总结了若干非牛顿流体的本构方程及其适用性和应用条件，另外，还给出这些本构方程的某些参数值。国外的K.Boudra等[3]推广了在关于Rivlin Ericksen流体的相关计算结果。刘海燕等[4]研究了非牛顿流体的发展趋势，阐述非牛顿流体在未来工业中的重要性，及主要研究方向。 非牛顿流体绕流的传热问题是一块很有研究价值的领域，如环管换热器、多孔介质燃烧等。对于中温热管换热可以参考文献[5]。多孔介质中的预混燃烧可以参考文献[6]。E.Buyruk等[7]对低雷诺数下管道紊流的传热进行研究。 流体的流态也是一重要研究领域，姚育成等[8]讨论了用涡量法在高雷诺数下钝体绕流的流动状态，验证了这种数值模拟过程的合理性，而且用于圆柱体和半圆半椭圆拼接体时，结果也与前人的研究相吻合。Muk Chen Ong等[9]也对高雷诺数下的绕柱问题进行的探讨，与前者的差别在于圆柱是光滑的；B.S.Camo等[10]对一前一后的双圆柱绕流问题进行研究，也得到了很好的数值计算结果。 绕流模型最常见的就是桩基模型，因此，王智辉[11]、唐士芳[12]等许多学者都针对桩群进行的研究。其中王智辉先用水槽模型得出相应桩群的阻力系数曲线，然后进行数值模拟，能够更为真实反映实际情况；唐士芳则是考虑二维桩群的潮流影响。在微管流领域，刘明新[13]等提出一种对非牛顿流体在微观孔道中流动研究的新方法，能够对模拟过程更快速稳定的计算。杨纪伟等[14]就圆柱绕流单独进行了研究。 关于非牛顿流体绕流的问题还很多，不管是关于换热、流态变化、压力分布研究的，都将吸收更多的学者投入研究。
1.3 课题研究意义 非牛顿流体比牛顿流体更接近真实的流体形态，但是研究的难度也相应要比牛顿流体要大，目前非牛顿流体绕钝体流动在生活和工业生产中的应用主要涉及有桩基码头、水上架桥、医院为病人输液、化工塔建筑和高空电缆等，都涉及到流体绕钝体流动。所以，分析其流动特征，提供相应的精确结果能够为实际应用的产品设计带来一定的指导意义。 在实际工业生产过程中，非牛顿流体在管道的流动过程，常表现出其非牛顿特性，其受到的剪切应力与剪切速率的比值不成线性。并且流体的流动和传热都可以用充分发展的物理模型来描述。所以在数值仿真中用非牛顿流体进行数值求解可以得到最接近实际中工况的流动特性。
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