低雷诺数下冷圆柱绕流的数值研究

摘要

通过对恒定雷诺数Re=80、理查森数Ri范围为-5≤Ri≤-0.5的冷圆柱绕流开展三维数值模拟，研究冷圆柱绕流尾迹结构的形成机理及浮力对尾迹结构的影响。结果表明，在-2.5≤Ri≤-0.5范围内，冷圆柱绕流的尾迹结构受到浮力作用呈现出一致的循环模式，当Ri达到一定值（如Ri=-5）时，冷圆柱绕流的循环模式发生改变。随着Ri减小冷圆柱尾迹结构整体向重力方向偏转，肋部结构数量呈现非单调变化，柱体尾迹的贴壁流动增强，当Ri减小到一定值时流动尾迹仅从圆柱下方发生分离。圆柱表面的升力系数、阻力系数和努塞尔数随Ri的减小而单调增加。

关键词

冷圆柱 / 雷诺数 / 理查森数 / 循环模式 / 流动分离