格子Boltzmann方法及其對圓柱繞流問題的模擬.pdf

1、本文以格子Boltzmann方法(LBM)對幾種水流條件下的圓柱繞流問題進行了模擬，包括恒定均勻流、正弦變化的振蕩流和線性剪切流。對網(wǎng)格密度、計算區(qū)域?qū)挾群统隽鬟吔鐥l件對計算結(jié)果的影響進行了較詳細的討論，給出了一種對流邊界條件的實現(xiàn)方法。 ⑴對于恒定均勻流作用下的圓柱繞流，當Re數(shù)小于300時以二維LBM能得到與試驗一致的渦脫落頻率和拖曳力系數(shù)，當Re數(shù)較高時，采用大渦模擬和LBM相結(jié)合的方法能保證數(shù)值上的穩(wěn)定性，但利用二維模型

2、得到的尾流內(nèi)的渦結(jié)構(gòu)和力系數(shù)與試驗數(shù)據(jù)和其它數(shù)值方法的三維數(shù)值模擬結(jié)果都有偏差。 ⑵對于振蕩流作用下的圓柱繞流，不宜采用流速邊界作為振蕩流驅(qū)動條件，而以體力方式的驅(qū)動條件能得到所需的振蕩流，本文采用體力方式的驅(qū)動條件對振蕩流作用下的圓柱繞流進行了模擬，得到了定常整流流動，并對定常整流流動的形成及其特征進行了分析。 ⑶對Re數(shù)為100，剪切率小于等于0.1的線性剪切流作用下的圓柱繞流問題進行了模擬，討論了剪切作用對渦的形狀