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    低雷諾數(shù)開縫圓柱繞流尾跡流場(chǎng)特性

    2019-06-13 09:36:16邢鵬飛孫志強(qiáng)
    關(guān)鍵詞:開縫駐點(diǎn)旋渦

    邢鵬飛,孫志強(qiáng)

    (中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙,410083)

    圓柱繞流是工程流體力學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題[1-2],其中所蘊(yùn)含的流動(dòng)分離、旋渦脫落和尾跡演化等流動(dòng)現(xiàn)象長(zhǎng)期以來是眾多學(xué)者進(jìn)行理論分析、數(shù)值模擬和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象[3-4],因此,對(duì)圓柱繞流尾跡流場(chǎng)特性的研究具有重要意義。此外,對(duì)圓柱進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和變形在設(shè)備減振[5]、流動(dòng)減阻[6]、傳熱優(yōu)化[7]和流量測(cè)量[8-9]方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值計(jì)算方法對(duì)開縫圓柱繞流進(jìn)行了大量研究。在實(shí)驗(yàn)研究方面,IGARASHI[10-11]對(duì) 2個(gè)定相對(duì)縫寬圓柱在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)的流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究,對(duì)不同開縫角下的流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行劃分并對(duì)“自引入現(xiàn)象”和邊界層的“吸吹作用”形成機(jī)理進(jìn)行了探討。OLSEN等[12]研究了不同類型的變形圓柱流場(chǎng)中旋渦脫落頻率與雷諾數(shù)的關(guān)系及阻力系數(shù)的影響因素,并指出一定開縫角條件下的旋渦脫落頻率比未開縫圓柱的高。ORDIA等[13]對(duì)圓管內(nèi)平行開縫圓柱繞流進(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn),研究了旋渦生成機(jī)理。GAO等[14]對(duì)未開縫圓柱和平行開縫圓柱的尾渦模型進(jìn)行了對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)未開縫圓柱尾渦脫落的反作用模式及其在開縫后的改變情況。PANKANIN[15]利用示蹤技術(shù)研究開縫雙圓柱發(fā)現(xiàn),當(dāng)開縫圓柱后側(cè)形成的旋渦向下游運(yùn)動(dòng)時(shí),其移動(dòng)速度增大,而且流場(chǎng)中旋渦的間距也隨著圓柱直徑的增大呈現(xiàn)出線性增大的趨勢(shì)。PENG等[16]在風(fēng)洞和水洞中對(duì)不同相對(duì)縫寬的圓柱進(jìn)行了測(cè)量,證明當(dāng)相對(duì)縫寬在 0.10~0.15范圍內(nèi)時(shí),旋渦脫落的穩(wěn)定性最好,而且脫落頻率與斯特勞哈爾數(shù)線性度最好,當(dāng)相對(duì)縫寬為0.15時(shí)流場(chǎng)的二維性最好。譚廣琨等[17]利用氫氣泡顯示技術(shù)研究了空心圓柱在相對(duì)縫寬和開縫角不同時(shí)的流動(dòng)狀況,發(fā)現(xiàn)較小的開縫角可以減小圓柱所受阻力,而且開縫角為 20°時(shí)效果最佳。同時(shí),國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用各種流動(dòng)模型對(duì)開縫繞流進(jìn)行了大量數(shù)值模擬研究。楊錦文等[18]利用大渦模型對(duì)開縫圓柱近尾流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究,結(jié)果表明縫隙內(nèi)流體的往復(fù)振蕩對(duì)圓柱繞流的周期性產(chǎn)生了顯著影響,開縫圓柱的旋渦脫落頻率和斯特勞哈爾數(shù)均比相同雷諾數(shù)下未開縫圓柱的高。劉志榮等[19]利用POD方法對(duì)開縫圓柱流場(chǎng)信息進(jìn)行了重建,研究了開縫角對(duì)于旋渦脫落的敏感性。王慧等[20]對(duì)以開縫圓柱為旋渦發(fā)生體的流量計(jì)進(jìn)行了仿真,證明開縫圓柱的旋渦信號(hào)強(qiáng)度和信噪比較高,尤其在相對(duì)縫寬為0.15時(shí),旋渦信號(hào)質(zhì)量最好。申春贅等[21]對(duì)圓內(nèi)開縫圓不同開縫方向自然對(duì)流換熱進(jìn)行了研究,得到了不同開縫角的自然對(duì)流換熱規(guī)律和特性。綜上所述,不論是實(shí)驗(yàn)測(cè)量還是數(shù)值模擬,研究者大多是針對(duì)較大雷諾數(shù)進(jìn)行的,而對(duì)于較低雷諾數(shù)的層流過程研究較少。為此,本文作者采用數(shù)值模擬的方法,應(yīng)用商業(yè)軟件Fluent對(duì)無限大流場(chǎng)內(nèi)雷諾數(shù)為100的二維開縫圓柱繞流尾跡流場(chǎng)進(jìn)行分析,探討不同相對(duì)縫寬和開縫角時(shí)旋渦脫落和圓柱受力規(guī)律。

    1 數(shù)值模型與計(jì)算方法

    本研究對(duì)象為無限大流場(chǎng)中二維開縫圓柱繞流,其計(jì)算域如圖1所示。開縫圓柱固定于流場(chǎng)中,計(jì)算域采用笛卡爾坐標(biāo)進(jìn)行描述,坐標(biāo)原點(diǎn)位于圓柱中心,流體從左側(cè)沿x方向流入,從右側(cè)流出。圓柱直徑d=20 mm,入口處及上下壁面到圓柱中心距離均為10d,圓柱中心到出口的距離為30d,流道寬度為20d。計(jì)算域范圍為-10d≤x≤30d,-10d≤y≤10d。蔣赟等[22]發(fā)現(xiàn),上述采用的計(jì)算域可以滿足模擬無限大流場(chǎng)中圓柱繞流的要求。采用空氣作為流動(dòng)介質(zhì),密度ρ=1.225 kg·m-3,動(dòng)力黏度μ=1.789×10-5N·s·m-2。入口為均勻來流,采用速度入口邊界條件且速度U=0.073 m/s,出口采用壓力出口邊界條件,遠(yuǎn)場(chǎng)壁面為對(duì)稱邊界條件,圓柱壁面采用無滑移壁面。開縫圓柱結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。采用分割然后拉開的方式對(duì)圓柱進(jìn)行開縫,開縫角α為開縫中心線與水平線之間的夾角,縫寬s為2個(gè)半圓柱之間的間距,圓周角φ為前駐點(diǎn)與圓周上任一點(diǎn)沿順時(shí)針方向的夾角。

    圖1 計(jì)算域及基本設(shè)置Fig.1 Numerical calculation domain and basic settings

    圖2 開縫圓柱結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of circular cylinder with slit

    本研究的雷諾數(shù)Re=ρUd/μ=100(其中,ρ,U和μ分別為流體的密度、來流速度和動(dòng)力黏度;d為特征長(zhǎng)度,本文取圓柱直徑),屬于層流范圍,因此,可忽略空氣的壓縮性和流場(chǎng)的三維性,采用二維模型進(jìn)行計(jì)算??刂品匠贪ㄟB續(xù)性方程和Navier-Stokes方程,即

    式中:u和v為速度分量;t為時(shí)間;p為壓力。

    根據(jù)桑文慧等[23]的研究,動(dòng)量方程離散格式選擇QUCIK格式,壓力項(xiàng)離散格式選擇Standard格式,非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)離散選擇二階隱式格式,壓力速度算法選擇SIMPLEC方法??紤]到圓柱繞流流場(chǎng)特性及計(jì)算精度和速度的影響,采用圖3所示的結(jié)構(gòu)化多塊網(wǎng)格對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行劃分。開縫圓柱前側(cè)來流區(qū)、縫內(nèi)和尾流區(qū)流體速度梯度大,流動(dòng)現(xiàn)象復(fù)雜,因此,網(wǎng)格最致密;開縫上下端和尾流遠(yuǎn)場(chǎng)較稀疏,其他遠(yuǎn)離開縫圓柱區(qū)域速度變化小,流動(dòng)現(xiàn)象簡(jiǎn)單,網(wǎng)格最疏松。

    圖3 網(wǎng)格劃分圖Fig.3 Schematic diagram of meshing

    2 模擬結(jié)果驗(yàn)證

    為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,利用上述模型對(duì)未開縫圓柱繞流流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,將提取得到的斯特勞哈爾數(shù)St、阻力系數(shù)Cd和升力系數(shù)Cl等流場(chǎng)特征參數(shù)與文獻(xiàn)參考值進(jìn)行對(duì)比。以上參數(shù)定義式分別如下:

    式中:f為旋渦脫落頻率;Fd和Fl分別為開縫圓柱所受阻力和升力。

    在圓柱繞流過程中,Cd和Cl為時(shí)變量,因此,選擇阻力系數(shù)的時(shí)均值Cd,avg和升力系數(shù)的均方根值Cl,rms作為流場(chǎng)特征參數(shù)。通過網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到95 430時(shí),3個(gè)流場(chǎng)特征參數(shù)的計(jì)算值穩(wěn)定,將其與文獻(xiàn)值[24-26]比較,結(jié)果如表1所示。從表1可以看出:3個(gè)特征參數(shù)的模擬值與文獻(xiàn)值之間的相對(duì)誤差均在±3%以內(nèi),表明本模型和算法的精確度很高。

    表1 流場(chǎng)特征參數(shù)驗(yàn)證Table 1 Verification of characteristic parameters of flow field

    3 結(jié)果與討論

    以平行來流方向?yàn)榛鶞?zhǔn),順時(shí)針方向?yàn)檎?,以相?duì)縫寬(縫寬/圓柱直徑即s/d為0.005,0.025,0.050,0.075 和 0.100)和開縫角(0°≤α≤90°,間隔為 10°)為自變量探討開縫對(duì)圓柱尾跡的影響。

    3.1 開縫圓柱尾跡演化過程

    圖4 開縫圓柱繞流尾跡演化過程Fig.4 Evolution processes of wake around circular cylinder with slit

    當(dāng)s/d=0.1,α=60°時(shí),1個(gè)完整周期T內(nèi)開縫圓柱繞流尾跡演化過程見圖4。從圖4可見:當(dāng)t=0.25T時(shí),開縫圓柱上側(cè)旋渦開始脫落,下側(cè)有逆時(shí)針旋渦生成,流體從左上側(cè)縫隙入口流向右下側(cè)出口,縫隙進(jìn)口有順時(shí)針旋渦生成;當(dāng)t=0.5T時(shí),上側(cè)旋渦繼續(xù)脫落,強(qiáng)度減弱,下側(cè)旋渦在縫內(nèi)流體沖擊下不斷變大;當(dāng)t=0.75T時(shí),下側(cè)旋渦脫落,上側(cè)有順時(shí)針旋渦生成,縫內(nèi)流體流向不變;當(dāng)t=1.00T時(shí),上側(cè)旋渦不斷變大并開始脫落,下側(cè)有逆時(shí)針旋渦生成。相比未開縫圓柱旋渦脫落周期變化情況,開縫使得部分流體可以通過縫隙直接流向圓柱后側(cè),下側(cè)旋渦生成頻率有所增大。此外,縫隙對(duì)于圓柱上下側(cè)流體的溝通作用使圓周壓力分布情況出現(xiàn)變化,在一定程度上影響了開縫圓柱在流場(chǎng)中的受力情況。

    3.2 壓力分布與分離點(diǎn)

    圖5所示為s/d=0.1時(shí)開縫圓柱沿圓周方向的壓力系數(shù)分布。從圖5可見:前駐點(diǎn)(φ=0°)處壓力系數(shù)最大,從前駐點(diǎn)至圓柱肩部最上側(cè)流動(dòng)區(qū)域減小導(dǎo)致流體速度不斷增大、壓力系數(shù)不斷減小;從肩部上側(cè)至后駐點(diǎn)(φ=180°),邊界層內(nèi)的流體在黏性力作用下速度不斷減小,因而,壓力系數(shù)有所增大;當(dāng)圓柱表面速度梯度減小至0時(shí),開始發(fā)生邊界層分離,旋渦開始形成;圓柱下側(cè)壓力系數(shù)分布與上側(cè)對(duì)稱,且不同相對(duì)縫寬時(shí)壓力系數(shù)分布趨勢(shì)相同,可見在本研究范圍內(nèi)相對(duì)縫寬對(duì)圓周壓力分布影響較??;當(dāng)雷諾數(shù)較高時(shí),由于開縫圓柱后側(cè)形成了強(qiáng)度更大的旋渦,在90°≤φ≤180°范圍內(nèi)隨著開縫角度增加,圓周后側(cè)壓力系數(shù)波動(dòng)不大,負(fù)壓絕對(duì)值也更大[14]。圖6所示為s/d=0.1時(shí)圓周壓力系數(shù)最小值位置φ0分布。從圖6可見:隨著開縫角的增大,圓周上壓力系數(shù)最小值有所減小,位置后移且移動(dòng)幅度隨相對(duì)縫寬的增大而增大,在s/d=0.1時(shí),其值達(dá)到最大,Δφ0=6.11°。

    圖5 s/d=0.1時(shí)開縫圓柱沿圓周方向壓力系數(shù)Cp*分布Fig.5 Distribution of pressure coefficient(Cp*)along circumference when s/d=0.1

    圖6 不同開縫條件下圓周壓力系數(shù)最小值所處位置φ0Fig.6 Distribution diagram of minimum value of circumferential pressure coefficient under different slits

    圖7所示為不同開縫條件下邊界層分離點(diǎn)位置θ。從圖7可見:當(dāng)相對(duì)縫寬較大時(shí)(s/d為 0.050,0.075和0.100),在0°≤α≤10°條件下,前側(cè)流體在高壓下經(jīng)縫隙射入圓柱后側(cè)流動(dòng)滯止區(qū),旋渦分離點(diǎn)位置明顯后移;當(dāng) 10°≤α≤30°時(shí),分離點(diǎn)移動(dòng)幅度較?。划?dāng) 30°≤α≤80°時(shí),隨著開縫角度增大,圓柱前后側(cè)壓力差持續(xù)減小,動(dòng)能增加,因此,流體能夠克服更大的黏性力,分離點(diǎn)繼續(xù)后移;當(dāng)α=90°時(shí),邊界層吸吹作用趨于穩(wěn)定,而縫隙對(duì)前后流場(chǎng)的溝通作用已經(jīng)消失,分離點(diǎn)位置有所前移;當(dāng)相對(duì)縫寬較小時(shí)(s/d為 0.005和 0.025),分離點(diǎn)位置移動(dòng)趨勢(shì)與相對(duì)縫寬較大時(shí)相同,但因縫隙較窄,對(duì)流場(chǎng)影響較小。以往研究者普遍認(rèn)為層流范圍內(nèi)圓柱繞流旋渦分離角小于90°,但近年來研究者通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法證明當(dāng)Re數(shù)小于200時(shí),旋渦分離角大于90°[27],本文模擬結(jié)果也證明了這一結(jié)論。然而,PENG等[16]通過可視化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)當(dāng)雷諾數(shù)較高(2 400≤Re≤11 400)時(shí),隨著相對(duì)縫寬增大,分離點(diǎn)位置隨之前移。

    3.3 升力和阻力

    圖8所示為不同開縫條件下前、后駐點(diǎn)的壓力差。從圖8可見:在0°≤α≤10°時(shí),前、后駐點(diǎn)壓力差隨開縫角增大而增大,前駐點(diǎn)作為整個(gè)流場(chǎng)壓力最大的點(diǎn),其與后駐點(diǎn)的溝通大大降低了前后駐點(diǎn)的壓力差;當(dāng)傾斜角繼續(xù)增加時(shí),縫隙溝通作用減弱,前后駐點(diǎn)壓力差增大;當(dāng) 10°≤α≤90°時(shí),前、后駐點(diǎn)壓力差隨開縫角增大而減小。前、后駐點(diǎn)壓力差在一定程度上反映了開縫圓柱附近流場(chǎng)的壓力分布,其值對(duì)圓柱所受阻力產(chǎn)生重要影響。

    圖8 不同開縫條件下前后駐點(diǎn)壓力差ΔpFig.8 Pressure difference at front and back stagnation point under different slit conditions

    圖9 不同開縫條件下圓柱時(shí)均阻力系數(shù)Cd,avgFig.9 Coefficient of resistance of cylinders under different slit conditions

    圖9所示為不同開縫條件下圓柱時(shí)均阻力系數(shù)。由于圓柱所受阻力由壓差阻力和黏性阻力組成,層流條件下圓周上所受黏性阻力較穩(wěn)定,其受開縫影響較小,而且縫隙兩側(cè)壓差阻力較小,因此,開縫圓柱所受阻力主要由圓周所受壓差阻力和縫內(nèi)黏性阻力所決定。隨著開縫角增大,縫隙過流量逐漸較小,其所受黏性阻力也逐漸減小。綜合前、后駐點(diǎn)壓力差可知:當(dāng)0°≤α≤30°時(shí),圓周所受壓差阻力增加量小于縫隙黏性阻力減少量,開縫圓柱所受阻力減??;當(dāng)30°≤α≤90°時(shí),圓柱所受壓差和縫內(nèi)黏性阻力均減小時(shí),開縫圓柱所受阻力隨之減小。此外,從圖9還可以看出:當(dāng)α≤70°且其值不變時(shí),隨著相對(duì)縫寬增大,阻力系數(shù)不斷增大;而當(dāng) 70°≤α≤90°時(shí),阻力系數(shù)變化趨勢(shì)則相反。這與一定范圍內(nèi)隨著相對(duì)縫寬增大,邊界層吸吹作用增強(qiáng)、旋渦脫落頻率增大有關(guān),其值與未開縫圓柱的阻力系數(shù)的相對(duì)大小關(guān)系也可為圓柱繞流減阻提供參考。可見:隨著相對(duì)開縫角度增大,圓柱所受阻力不斷減小,且相對(duì)縫寬越大,圓柱所受阻力減小幅度越大;當(dāng)s/d=0.1時(shí),阻力系數(shù)減小14.63%。這與 IGARASHI[10]得出的“隨著開縫角度增大,阻力系數(shù)隨之增大”規(guī)律不同。這是因?yàn)楫?dāng)雷諾數(shù)較高時(shí),自引入現(xiàn)象和邊界層吸吹作用占主導(dǎo)地位,阻力系數(shù)隨著開縫角增大而逐漸增大,且當(dāng)邊界層分離位置位于開縫前端時(shí),其值達(dá)到最大。

    圖 10所示為不同開縫條件下圓柱均方根升力系數(shù)。從圖 10可見:在固定相對(duì)縫寬條件下,當(dāng)0°≤α≤30°時(shí),升力系數(shù)隨開縫角度的增大不斷增大;當(dāng) 30°≤α≤90°時(shí),升力系數(shù)隨開縫角的增大不斷減小。這是因?yàn)楫?dāng)0°≤α≤30°且開縫角不斷增加時(shí),縫隙出口低壓區(qū)拉動(dòng)圓柱后部低壓區(qū)向圓柱下側(cè)移動(dòng),造成圓柱上下側(cè)壓差增大,升力隨之增大;當(dāng)開縫角繼續(xù)增大時(shí),縫隙出口低壓區(qū)與圓柱后側(cè)低壓區(qū)斷裂,繼而匯入圓柱下側(cè)肩部低壓區(qū),縫隙對(duì)上下側(cè)流場(chǎng)的溝通作用造成圓柱上下側(cè)壓力差較小,升力隨之減小。

    圖10 不同開縫條件下圓柱均方根升力系數(shù)Cl,rmsFig.10 Lift coefficient of column root mean square under different slit conditions

    3.4 旋渦脫落頻率

    圖11所示為不同開縫條件下的斯特勞哈爾數(shù)St。從圖11可見:在相對(duì)縫寬較小時(shí)(s/d取0.005,0.025和 0.050),隨著開縫角增大,旋渦脫落頻率在波動(dòng)中有所增大且均比未開縫圓柱的大;在相對(duì)縫寬較大時(shí)(s/d取0.075和0.100),隨開縫角增大,旋渦脫落頻率增幅較大,其值僅在開縫角α大于70°時(shí)才比未開縫圓柱的略大,這驗(yàn)證了增大開縫角度可以在一定程度上增大旋渦脫落頻率的規(guī)律,但也揭示了這一規(guī)律的局限性,即該規(guī)律僅對(duì)一定范圍內(nèi)較大相對(duì)縫寬的圓柱較明顯;而當(dāng)雷諾數(shù)較高時(shí),St在開縫角較小時(shí)保持不變,或者略減??;當(dāng)開縫角大于 50°時(shí)才會(huì)隨著開縫角增大而增大[11]。

    圖11 不同開縫條件下的斯特勞哈爾數(shù)StFig.11 Strouhal number under different slit conditions

    3.5 縫內(nèi)流動(dòng)

    為了進(jìn)一步揭示開縫對(duì)圓柱繞流尾跡流場(chǎng)的影響,對(duì)縫內(nèi)流體速度及所受升阻力進(jìn)行計(jì)算。圖 12所示為不同開縫條件下縫內(nèi)流體時(shí)均速度U。從圖12可見:隨著開縫角增大或相對(duì)縫寬減小,縫內(nèi)流體流動(dòng)速度持續(xù)減小。這是因?yàn)殡S著開縫角增大,縫隙進(jìn)出口壓力差逐漸減小。

    圖12 不同開縫條件下縫內(nèi)流體流速UFig.12 Fluid velocity in slit under different slit conditions

    圖13 不同開縫條件下縫內(nèi)流體特征參數(shù)Fig.13 Parameters of fluid in slit under different slit conditions

    圖 13(a)所示為不同開縫條件下縫內(nèi)流體特征參數(shù)。由于縫隙兩側(cè)所受壓力近似相同,所以,所受阻力主要由黏性阻力決定;隨著開縫角度的增大,縫隙進(jìn)出口處壓差減小,過流量減小,因而所受阻力減小。圖13(b)所示為縫隙所受升力變化情況。從圖13(b)可見:當(dāng)開縫角小于 40°時(shí),隨著開縫角度增大,縫隙所受升力逐漸增大。這是因?yàn)榭p隙出口低壓區(qū)與圓柱后側(cè)低壓區(qū)融為一體,增加了前后壓差在垂直來流方向的分量;隨著開縫角增大,這一效果更加明顯;當(dāng)40°≤α≤60°時(shí),開縫出口低壓區(qū)匯入圓柱下側(cè)低壓區(qū),縫隙的溝通作用使得圓柱上下側(cè)肩部壓力差減小,因此,縫隙所受升力減小,并在α≥60°時(shí)保持不變。

    4 結(jié)論

    1)相對(duì)縫寬和開縫角對(duì)圓周壓力整體分布影響不大。隨著相對(duì)縫寬增加,圓周最小壓力點(diǎn)位置后移,移動(dòng)幅度隨相對(duì)縫寬的增大而增大,當(dāng)s/d=0.1時(shí),其值達(dá)到最大(Δφ0=6.11°)。開縫角對(duì)邊界層分離點(diǎn)影響較大:在 0°≤α≤10°時(shí),分離點(diǎn)明顯后移;在10°≤α≤80°范圍內(nèi)繼續(xù)后移,但速度減緩;在80°≤α≤90°范圍內(nèi),分離點(diǎn)稍有前移;在不同相對(duì)縫寬條件下,分離點(diǎn)位置隨開縫角變化的趨勢(shì)一致。

    2)隨著開縫角度增大,前后駐點(diǎn)壓力差不斷減小,圓柱所受阻力不斷減小,且相對(duì)縫寬越大圓柱所受阻力減小幅度越大。當(dāng)s/d=0.1時(shí),阻力系數(shù)減小14.63%。在0°≤α≤40°范圍內(nèi),圓柱所受升力系數(shù)不斷增大,40°≤α≤90°范圍內(nèi)呈減小趨勢(shì)。隨著開縫角增大,旋渦脫落頻率均增大,在相對(duì)縫寬較大時(shí),該規(guī)律更明顯。

    3)隨著開縫角增大,縫內(nèi)流體流動(dòng)速度和縫隙所受阻力逐漸減小,縫隙所受升力則先增加后減小,最后保持不變。

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