考虑端部效应的方柱绕流特征及风载分布规律

摘要

【目的】探究有限长度方柱的绕流特性及端部效应对其气动力分布的影响。【方法】采用数值模拟对不同宽高比和纵向长度下方柱的气动特性进行了系统分析。首先，通过二维方柱截面计算验证了模型及方法的可靠性，并讨论了宽高比对截面气动力的影响。随后，分析了三维有限长度方柱的气动力沿纵向的演变规律及端部绕流的影响范围。【结果】截面宽高比的增加导致尾流区域旋涡长度随之增加，负压区减小，阻力系数和斯特劳哈尔数呈线性递减趋势；当长高比小于20时，方柱整体阻力系数与斯特劳哈尔数随纵向长度的增加而迅速增大，尾流场变化显著，呈现出明显的三维特征；当长高比进一步增大时，参数的增幅趋缓，但端部绕流现象仍然突出，两端旋涡脱落现象减少，气动力呈现中部大而端部小的分布特征。【结论】揭示了有限长度方柱绕流的三维特性及端部效应对气动力分布的重要影响，为工程设计与空气动力学应用提供了重要参考。

关键词

空气动力学 / 三维方柱 / 端部效应 / 数值模拟 / 流场特性 / 气动力