文摘

在这项研究中,t形控制面板的影响周围的流体流动特征广场上缸低雷诺数流系统。上游的引入附加丁字形的控制面板是小说的t形截面的控制面板用于第一次而不是其他文献中出现的被动控制方法。雷诺兹数(重新)选择Re = 100, 150, 200,和250,t形截面的控制盘与可变长度是相同的宽度。一个数值调查使用single-relaxation-time晶格玻尔兹曼方法执行。数值结果表明,存在一个最佳的t形截面的长度减少流体部队的控制面板。这个最佳长度被发现0.5 = 100,150,200,2 = 250。在这个最佳长度,气缸上的拖力波动减少134%,1375年133%,和136% Re = 100, 150, 200,和250年,分别。瞬时和时均流场也提出了一些选定的情况下,为了确定三种不同的政权在t形截面的控制流板和广场缸系统。

1。介绍

控制流体流动和抑制的力量在虚张声势的身体是一个重要的工程师和科学家的研究领域,因为其在机械工程实际意义,结构和建筑,航空工程等,在高雷诺数(Re)。应用程序可以找到很低雷诺数的微器件,比如在微机电系统(MEMS),电脑设备,电子设备的冷却。流主要是遇到过去的圆柱在前面的调查。其他虚张声势结构,广场结构在各种工程领域中起着重要的作用。虚张声势结构周围的流后就能产生不稳定的力量,有可能损害结构完整性。因此,重要的是要完全理解流动特性及其产生的影响结构以控制结构的完整性。成功的数值模拟可以显示有价值的流动特性和信息可以非常复杂的实验实现。

成功的流控制显著减少了大小和波动的影响力量直接作用于钝头体的表面。一个可以使用主动或被动技术控制后,减少流体部队。被动技术不需要任何外部能源的活跃的技术。前面的实验测量和数值研究流控制包括配电板(1- - - - - -10和控制气缸/棒11- - - - - -18)在80年和2000年之间。被动的方法减少流体的发展力量和后控制是一个活跃的研究领域。

Abdi et al。1)数值研究了流动特性在一个圆柱体使用商业软件COMSOL多重物理量。得出单一分流板和两个配电板阻力降低15%和23%,分别。伊斯兰教等。2]研究数值减少流体力量流过去的平方汽缸的上游,下游,双分流板。作者发现阻力降低了62.2%,13.3%,70.2%,上游、下游,分别和双分流板。周et al。3)实验观察到上游的配电板不大大减少部队。沙玛和Eswaran4)实验研究了流过去广场缸存在一个高度灵活的分流板Re = 400。作者观察到,阻力系数变化nonmonotonically由于各种流程制度。实验的效果进行了调查研究附加分流板后侧的广场缸Re = 485年Chauhan et al。5]。他们发现23%的减阻,还发现,涡旋脱落开始抑制配电板的长度。Dash et al。6)数值研究了流体力量流过去广场缸存在双重连接分流板。发现的阻力降低了21% = 100。Soumya和普拉卡什7]数值研究的影响下游连接分流板与椭圆柱面再保险在50到200使用简化逆风/ Petrov-Galerkin (SUPG)基于有限元法(FEM)。得出阻力作用是显著降低配电板的长度增加了。因此一直采用二维数值研究的一些研究减少流体部队使用刚性,灵活,和双分流板(例如,招待和Bhattacharyya [8),沙玛,杜塔(9],Sarioglu [10])。

数值研究流过去的圆柱体在控制气缸是由金正日et al。11]。他们详细讨论流动特性通过改变控制油缸的位置。

伊斯兰教等。12)数值观察到上游控制面板大大减少拖曳力和放射频率为再保险不同在80年和200年之间流过去的正方形缸。沙玛,杜塔(13)实验研究了流过去广场缸的高度灵活的衬托,不同的弹性箔片长度值。Firat et al。14]数值进行一个小的影响控制气缸缸前面的广场不同雷诺数(50≤≤200),这是发现,减阻发生在电极间距,=年代/D= 2和3。在这里,年代之间的间距控制油缸和主广场圆柱,然后呢D广场缸的大小。日元等。15)实验研究了流动制度,阻力系数、升力系数、湍流强度、和涡脱落频率在广场缸在上游控制杆的不同值的再保险,旋转角度值。他们发现上游控制杆能够减少阻力约57%。朱和姚16)数值分析的影响控制气缸周围流雷诺数圆柱在中间。不同的小直径相同的控制棒被放置在主要圆筒统一角度间隔(θ间距)和差距。例如,对于四控制棒,角间隔9°。作者发现主圆柱连接到九控制棒θ= 40°和= 0.6可以达到相当大的涡激振动抑制效果广泛的雷诺数。数值研究流过去一个正方形汽缸的控制棒是由朱et al。17)和Chauhan et al。18]。他们详细讨论涡旋脱落的抑制和减少流体部队。当一个虚张声势的身体放置在另一个虚张声势的身体后,流体流动特性大大取决于虚张声势的身体间距之间的差距。一些代表数值研究是Abbasi et al。19和艾哈迈德和伊斯兰教20.]。Abbasi et al。19]数值检查三个内联圆柱体周围的流场和流体部队,发现相当大的减阻的下游气缸。艾哈迈德和伊斯兰教(20.)观察各种流体流动机制和敏感部队四缸钻石安排。审查的各种减阻的被动和主动方法,读者被称为Rashdi et al。21]。

流过去广场缸存在的上游连接t形截面的控制面板还没有研究。重要的是要知道如何控制后,减少流体与上游连接不同长度的t形截面的控制面板。当前工作的主要动机是详细检查是否丁字形的控制面板大大减少流体部队和抑制涡旋脱落?同时,我们的目标是描述尾流结构行为,t形的长度的函数控制盘和雷诺数。另一个重要目的是确定合适的t形截面的长度控制面板与最小阻力和最大抑制相关联的涡旋脱落。得到合理可靠的知识重要的设计参数如阻力和升力,涡脱落频率,和之后的大小是非常重要的。我们相信,这项研究将进一步丰富使用一种新的被动减阻数据库技术(t形截面的控制盘)。

本文组织如下。节2晶格玻尔兹曼方法、问题描述、边界条件、网格独立研究中,域独立研究和验证的开发的代码给出了简要的讨论。部分3包括详细的数值结果。最后,在节4结论是基于当前的数值结果。

2。晶格玻尔兹曼方法和计算细节

最近,晶格玻尔兹曼方法(加快)已经成功地应用于许多流问题(见[19,20.)和一些参考引用的作品)。加快可压缩方法,马赫数,马=U_∞/设置为小于0.3,这样可压缩效应可以忽略不计(22]。原因是我们感兴趣的是等温流动。在等温流动的情况下,RT = 1/3是被选中的单位c=δx /δt= 1。在这里,c=δx/δt,δx,δt晶格常数和时间步长,分别。这种流体流动的控制微分方程问题主要包括连续性方程和动量,如下:连续性: 动力:

在方程(1)(3),u_x和u_y无量纲速度分量沿吗x方向和y笛卡儿坐标系统的方向。在这里,p是压力。

有许多不同的晶格玻尔兹曼方法。各种加快方法的详细研究,读者被称为(22,23]。本节简要介绍了加快。晶格Bhatnagar-Gross-Krook (BGK)模型(22]与single-relaxation-time (SRT)是由(22]

在这里,f_我(x,t),f_我^(eq)(x,t),e_我,τ粒子分布函数(x,t),平衡分布函数(麦克斯韦玻耳兹曼分布函数)在(x,t),粒子速度沿我分别th方向,single-relaxation-time参数。注意两面的方程(4)代表了解决方案。左边应用流一步,和右边给出了粒子之间的碰撞。n - s (n)方程的推导过程加快现在是众所周知的,可以发现在一些最近出版的书籍(例如,看到22,23])。计算方程的解决方案可以从方程(迭代计算4)。碰撞步骤: 流步骤:

在这里,代表了postcollision状态。这是流步骤的一个优点是当地在加快,不需要任何计算。

二维nine-velocity晶格模型(d2问9,d是尺寸和问是粒子的数量)22本研究中使用。在d2问9(见图1)模型,e_我表示九个离散速度设置,如下:

平衡分布函数(f_我^(eq)(x,t)可以解决

在这里,ω_我加权系数。加权系数,给出了

密度和动量通量的离散速度空间可以获得 和

压力可以通过状态方程和计算

声音的速度d2问9模型 (22]。中相应的运动粘度计算公式(2)和(3)来源于方程(4)(22]。

也知道单一弛豫时间加快并行系统的简单和良好的。它的困难在于的必要性的弛豫时间参数的值。稳定的单一弛豫时间加快主要出现在高雷诺数。在这种情况下,我们需要细化网格与不同弛豫时间和检查结果(注意,粘度晶格单位与弛豫时间)。这个单一弛豫时间加快是条件稳定的,是有效的> 0.5。在这里,在这个问题上,的值Re = 100, 150, 200,和250年的0.5263,0.5175,0.5132,和0.5105,分别。加快的一个特征是,压力可以通过状态方程来计算而不是泊松方程(22]。在加快,我们可以找到的压力状态方程直接一旦知道密度而不是使用泊松方程。加快,节能灯(Courant-Friedrichs-Lewy)号码是节能灯=e_我δt/δx= 1,这是固定的统一。

图2提出的计算域流过去广场缸上游连接t形截面的控制盘的存在。一个平方缸的大小D被放置在计算域内。一个丁字形的控制盘的长度l与广场的前表面缸。= 0.1D头的宽度的t形截面的控制面板。的左边界之间的距离域和正面的t形截面的控制面板l_u= 10D的距离,而下游领域从后面广场圆柱表面正确的域的边界l_d= 39D。上部和下部的墙壁之间的距离保持l_y= 13D,导致堵塞率(β=l_y/D)= 13。l_x= 50D计算域的长度。笛卡尔网格采用和原点(0,0)设置的中心广场的汽缸。总结了仿真参数表的详细信息1。C_D和C_l在流向阻力作用,推动和横向方向,分别。

以下边界条件纳入本研究。(我)在入口,均匀流入速度,u= 0.04385,= 0(2)在出口,对流边界条件应用(24](3)域的上下墙,无滑动(u== 0)(iv)广场缸和t形截面的控制盘表面,无滑动边界条件是强加的

广场的圆柱表面上的力可以计算从动量交换方法25]。

加快的实现很简单明了。以下步骤计算提出了部队和流体性质:(我)指定流时间步δt。计算单一弛豫时间参数τ(2)当地的分布函数必须更新通过碰撞步骤(方程(5))(3)流体颗粒流到邻近流晶格节点通过流步骤(方程(5 b))(iv)实施合适的初始和边界条件分布函数(v)计算宏观变量(方程(9)和(10))(vi)重复步骤(2)(iv)直到收敛标准或指定的迭代数量达到最大

只是注意到格子波尔兹曼方程需要流步骤和碰撞一步进化液充满复杂的非线性。不需要特殊处理非线性项在n - s方程。加快明确计算密度的压力。计算,仿真参数如表所示1。

涡度(维)被定义为

在这里,u和在流向速度分量方向和横向方向,分别。要指出的是,涡度计算采用二阶中心差分格式,然后nondimensionalized均匀流入速度(U_∞)和边长的平方缸(D):

进行分析,我们定义以下无量纲参数,给出了方程(15)- (18)

在这里,再保险公司C_D,C_l,圣雷诺数、阻力系数、升力系数,分别和斯特劳哈尔数。要注意,F_x和F_y广场的阻力和升力缸以及流向和横向方向,分别。这些力量使用动量交换方法计算(25]。f_年代涡脱落频率计算使用快速傅里叶变换(FFT)的升力系数的时间序列,C_l。

一旦我们得到稳态的停止标准

它是注意到U_∞=δx/δ你_磅代表了晶格的速度在系统单位。在这里,U_磅代表了晶格玻尔兹曼速度。在加快,U_磅正比于液体的马赫数。在表中2- - - - - -5,百分偏差也在括号中。为D= 10、20、30和40岁的平均阻力系数(C_Dmean斯特鲁哈尔数(圣),阻力系数的均方根值(C_{数字版权管理})和升力系数(C_lrm)值如表所示2。在这里,D(=δx)代表晶格单位广场的两侧油缸和t形截面的控制盘。计算结果为C_Dmean,圣,C_{数字版权管理},C_lrm在表中3- - - - - -5不同价值观的堵塞比(β=l_y/D),l_u,l_d,分别。表中给出的结果2- - - - - -5在= 250和执行了吗l/D= 5。检查表2所示,然而,D效果会消失D≥20。郭et al。24提出和使用D= 20是相当好的广场气缸来实现良好的数值结果。堵塞率β是7.7%。这是观察到的β价值超过13没有任何积分参数在桌子上相当大的影响力3。之前表示,一个好的二维流的结果可以实现一个正方形缸堵塞比大于5% [39]。一个也可以看到的影响l_u和l_d在表中4和5,分别。在目前的数值研究中,堵塞率的值已经超过5%。D= 20,β= 13,l_u= 10D,l_d= 39D因此,用于所有计算在目前的数值研究。

为了保证代码的正确性,我们计算的积分参数值= 100,150年、200年和250年进行比较与数据流过去的正方形汽缸没有t形截面的控制盘。比较的结果与可用的数据在表中6。我们的数值结果与可用的发布数据通常是在良好的协议。目前的结果几乎可用数值的范围内下降,甚至一些实验值(Okajima [27],Norberg [28])。有一些轻微的现在和实验结果之间的差异。分歧源于实验的不确定性,使用各种边界条件,堵塞的影响,网格结构,等等。

3所示。结果与讨论

很明显从先前的调查,减少流体部队和后依靠主动和被动控制技术。保持在查看这些重要性,本研究进行了系统地分析上游连接t形板长度控制的重要性,从L / D= 0.5到8在雷诺数,Re = 100, 150, 200, 250。目前的数值计算结果达到动态稳态条件后(见方程(19))。最重要的数值调查研究结果的基础上,我们将在本节详细。

数据3(一个)- - - - - -3 (e)介绍了涡度轮廓可视化在广场缸有或没有一个丁字形的控制面板。五种不同的情况下,一个是没有t形截面的控制盘(l/D= 0)和另外四例不同的t形截面的控制面板的长度(l/D= 2,4,6,8)被认为是各种流型的调查。实,虚线代表积极和消极漩涡,分别。从图可以看出,没有涡旋脱落的t形截面的控制面板在任何长度由于其附件与主广场缸。斯特鲁哈尔数(圣广场)的孤立圆柱和汽缸附带上游丁字形的控制面板的长度2,4,6,8是0.1510,0.1618,0.1316,0.0896,和0.1316,分别。这是观察到的圣值t形控制面板的长度减少和增加引起的涡脱落频率主要广场的汽缸。这种减少,增加从涡量图可以进一步证实。定性,漩涡出现在主要广场从13到10缸下降l/D= 2,4,6l/D= 6,然后从6增加到11个l/D= 6和8。观察到漩涡的形成是非常敏感的长度上游连接t形板的控制。从这些数据,我们可以得出一些重要结论流动特性。对所有l/D值的数据3(一个)- - - - - -3 (e),另一代的漩涡可以清楚地看到在广场后面的汽缸。这个流被称为单一钝头体流态。流漩涡旅行整个流场以交替的方式。我们进一步划分单一钝头体流态为两个不同的流动机制。一个叫做单一钝头体与主涡脱落频率(regime-I),第二个叫做单一钝头体与二次频率与主涡脱落频率(regime-II)。regime-I的情况下,一个可以看到只有一个主导脱落频率峰值功率谱(见图4(一)和4 (b))。在regime-II的案例中,可以看到一些小额外山峰称为二次频率与占主导地位的涡脱落频率(数字4 (c)和4 (d))。它也可以从数据3 (b)- - - - - -3 (e),生成的剪切层的底部和顶部的一面的t形截面的控制面板连接到前面和底部和顶部的主要广场圆柱,然后,他们结合生成的主要广场缸漩涡的小屋中。

数据5(一个)- - - - - -5 (e)显示了在不同的t形截面的瞬时流线控制板长度= 200。观察,t形截面的控制面板的长度会影响流动特性,特别是在地区。

在L / D= 0(图5(一个)),它是单一钝头体流模式,背后的一个更大的涡流是位于广场的后表面缸没有t形板的控制。在图5 (b)作为L / D= 2,有一个小涡底部的主要广场的汽缸。简化图进一步证实分离剪切层的顶部和底部表面的控制面板直接再植广场气缸。一些波纹也观察到随着地区所有情况下提出了数字5(一个)- - - - - -5 (e)。很明显从图5 (c)没有关闭循环区广场后面的汽缸。简化图表进一步确认分离点变化由于丁字形的附加控制面板相比广场缸(没有t形控制面板)。

数据6(一)- - - - - -6 (e)显示了瞬时压力在不同的t形截面的轮廓控制板长度= 200。上游的使用附加丁字形的控制盘,不管流态,降低了压差之间的前表面丁字形的控制面板和缸后表面的主要广场。因此,减少平均阻力系数相比,一个孤立的发生。此外,随着l/D值增加,压力分布的上方和下方的长度丁字形的控制面板也变化。

正如我们所看到的涡度轮廓和流线流动改变从单一钝头体稳定的流动特征,然后从稳定流非定常流通过改变的值l/D。这也可以从数据分析7(一)和7 (b)介绍了时间的历史吗C_D和C_l在不同的值l/D和显示,振幅的力量改变通过改变l/D值。从图6(一)这一C_D变化是非常敏感的t形板长度的控制。的变化C_D为l/D= 4、6和8比更敏感l/D= 2。的振荡幅度C_l相比,一个孤立的气缸(没有t形截面的控制盘)减少。

升力系数的功率谱L / D= 2,4,6,8所示的数据4(一)- - - - - -4 (d)。最高的峰图是指主涡脱落频率(Stp),另一个小山峰代表中等频率(Sts)。在功率谱图,E“代表能量。单一主导峰证实了升力系数的周期性质l/D= 2和4(图6 (b))。存在一些小的调制l/D= 6和8的升力系数,因此,你可以看到一个或两个额外的小山峰一起主涡脱落频率。

瞬时涡度轮廓可视化数据所示8(一个)- - - - - -8 (d)清楚地说明了Re对流动特性的影响。值得注意的是,在如此l/D在Re = 100 = 5,我们观察到完全抑制涡旋脱落。这种流态称为稳定的流态(regime-III)。在稳定的流态,汽缸背后的简化可以看到没有任何再循环或漩涡。这些数据清楚地说明稳定流动和单一钝头体流的基本区别。流主要广场后面的缸,被卡门涡街在Re = 150,几乎类似漩涡交替上下表面的时尚广场缸(图8 (b))。这叫做regime-I流动。此外,随着雷诺数的增加,我们观察regime-II。数据8 (c)和8 (d)显示,周期性的涡旋脱落进一步维护当我们增加了雷诺数250。随着Re增加100以上,摆脱漩涡数量的增加,因此,阻力降低;参见图9(一个)。也指出,漩涡的脱落或者,和流漩涡的大小从顶部和底部表面的主要广场缸是不同的。后者倾向于延长在不久的之后,和前几乎是圆的。这是因为上游的附加丁字形的控制面板长度和雷诺数增加。此外,其强度增加的价值增加。结果,斯特劳哈尔数的平方缸附带上游丁字形的控制面板的雷诺数150年,200年和250年是0.1024,0.1056,和0.1104,分别。

数据10 ()- - - - - -10 (d)显示压力分布沿前后的主要广场缸与不同的雷诺数l/D= 5。如图所示,背面上的压力分布对所有雷诺兹数大大改变;因此,卓越的拖曳力的差异主要是由于不同的表面的压力分布的长度丁字形的控制面板。可以看出压力存在的最大价值在正面的中心点。然而,随着稀土的价值变化,表面上的压力分布控制面板的长度变化很大。

的图形表示C_D和C_l如图9(一个)和9 (b)进一步表明流转换。升力系数代表横向分力的大小代表涡旋脱落,因为没有漩涡脱落的主要广场缸;这就是为什么Re = 100升力是稳定的l/D= 5。注意到,由于连续稳定的流动性质不变线清晰可见C_D和C_l在数据9(一个)和9 (b)。的概要文件C_l确认的周期性质除了流动C_D在Re = 150、200和250。自然周期确认了漩涡脱落的上下两侧油缸使用相同的频率。它也观察到C_l振幅有所增加的价值增加。负阻力值观察Re = 150, 200和250。但由于存在t形截面的控制面板没有周期性的自然观察Re = 150, 200和250。

数据(11日)- - - - - -11 (c)显示了脉动升力系数的光谱分析l/D对不同的雷诺数= 5。要注意到,由于常数的性质C_lRe = 100,没有观察到涡旋脱落在缸后面。功率谱显示两个小山峰一起占主导地位的涡脱落频率regime-II的情况。但是,主涡脱落频率是占主导地位的频率。占主导地位的主要涡脱落频率峰值出现在所有数据中提供的选择的情况下(11日)- - - - - -11 (c),这证实了单一频率观察升力系数的时间跟踪分析C_l。

瞬时涡量等值线可视化数据所示12(一个)- - - - - -12 (e)清楚地说明了的影响L / D流动特性。从数据很明显12(一个)- - - - - -12 (d)漩涡的脱落或者上下表面的主要广场的汽缸。两者之间的间距减少漩涡几乎是常数。然而,涡脱落的大小从上广场的汽缸相对比的大小从低涡脱落的平方缸。这可能是由于t形的长度控制盘,但仍然交替涡旋脱落可以清楚地看到在广场后面的汽缸。t形板长度控制的效果可以看到更清楚的简化图12 (e)为l/D= 6。在图12 (e),流完全压制,没有备用涡旋脱落可以看到后面的广场缸。这就是所谓的稳定的流态(regime-III)。也看到漩涡形成长度变得更长,和流漩涡之间的横向间距变小了,小如的价值L / D从0增加到4。这样的观察发现了周et al。32]流过去的圆柱体使用跳脱棒角(θ)= 40°和Re = 200。这证实了t形截面的控制面板也可以用来理解钝头体背后的流动特性。

正如我们所看到的涡度轮廓和流线流动改变其特点从单一钝头体稳定的流态改变的值L / D。这也可以从数据分析(13日)和13 (b)现在的时间历史C_D和C_l在不同的值L / D和显示的振幅部队改变了通过改变L / D值。的升力系数l/D= 1,2,4周期振幅较小的自然周期相比,观察流过去一个孤立的气缸(l/D= 0)在图13 (b)。在L / D= 6,不变的行为可以观察到广场上缸。的周期特性C_l证实了交替脱落的行为从汽缸L / D= 0,1,2,4。的周期特性C_l显示流的周期性质几乎恒定的振幅。这个周期性质确认的漩涡脱落的上、下表面的主要广场缸相同的频率。一个也可以观察到C_l振幅有所增加的情况l/D= 2比l/D= 4。

广场上的力缸的流体流向和横向方向的重要标准定量分析流动特性,因此,C_Dmean,圣,C_{数字版权管理},C_lrm在数据描述(14日)- - - - - -14 (h)分别在固体和虚线直线指广场缸的情况下没有t形板的控制。从数据看(14日)和14 (b)那C_Dmean广场的气缸与t形截面的控制面板是低于一个孤立的气缸没有t形截面的控制盘(l/D所有考虑雷诺数= 0)。这是见过的C_Dmean略再保险的增加而增加,最大值为0.1538C_Dmean观察(l/DRe) =(200)和0.520−的最小值C_Dmean注意到(l/DRe) = (0.5, 150)。随着涡长度增加而缩小后,广场的后表面缸的压力增加,因此,阻力降低。

注意到圣数量随的增加而减小l/D和经验突然抓住l/D= 7 Re = 100、150和200年,这证实了流动特性的变化。的价值圣L /D≥2.5超过单缸的价值= 150,200,250(数字14 (c)和14 (d))。要指出的变化趋势圣数量与l/D是相反的C_Dmean。有一个快速跳转圣数= 150l/D= 7。观察到两个政权(regime-I regime-II)出现间歇性地流动。结果进一步表明,斯特鲁哈尔值显著低于孤立圆柱的价值l/D增加了。一般来说,圣数的平方缸成为低于孤立圆柱的价值l/D增加了。轻微的增加C_Dmean和快速斯特劳哈尔数下降背后的尾流结构变化密切相关方缸。

从图14 (f)的价值l/D增加,相当大的变化C_{数字版权管理}生产在Re = 250。它是指出的影响l/D在C_{数字版权管理}Re = 200和250(图14 (f))与Re = 100和150(图14 (e))。的C_{数字版权管理}为l/D在Re = 250 = 6到8远远高于单一广场缸没有t形截面的控制面板(图14 (f))。在所有其他情况下,电梯是小。上面已经讨论过,流特性定性,当l/D价值增加时,C_lrm增加。当L /D值达到一个特定的值,例如,3.5 = 150(图14 (g)),出现一个最大值。L /D的增加,C_lrm先增加,达到最大值的所有值,然后减少(数据14 (g)和14 (h))。是发现,Re = 150, 200年和250年最大值发生在l/D分别为= 3.5、3、3.5。的C_lrm相关方缸附带上游丁字形的控制面板的Re = 100低于孤立的汽缸。

的C_lrm值= 250(图14 (f))更分散,增加或减少而改变的价值l/D。从图可以看出14 (e)的圆柱上游连接t形截面的控制面板的C值较低_lrm比孤立的汽缸Re = 100的价值l/D增加了。这可以归因于的主要原因,广场的剪切层下游圆柱推迟了上游的t形截面的控制盘的使用。它也可以清楚地看到,Re = 150通过增加l/D2.5,C_lrm有一个固定值,大大低于孤立圆柱的值。然而,通过进一步增加长度(3≤l/D≤5.5),C_lrm增加,达到最大值,然后开始慢慢减少。在一些特定的情况下,价值比孤立的汽缸。一般来说,增加t形控制盘的长度l/D= 4起对积分参数没有相当大的影响。

数据(15日)和15 (b)描绘的百分比变化C_Dmean和C_lrm所有考虑的病例的t形板长度的控制。注意到,增加l/D减少的百分比C_lrm增加。先前的研究表明,通常非常小的分流器的长度是足够好的最大减阻和流体部队镇压。在这里我们还观察到一个小的长度(l/D≥1.5)的t形截面的控制面板拖力会大大降低。例如,在Re = 250,减少C_Dmean是126%,131%,134%,136%,129%,126%,120%,120%,120%,120%,116%,115%,113%,t形板l/D= 0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5,5.5,6,7,8,分别。

根据的值l/D再保险和基于调查时均和瞬时涡度轮廓可视化的t形截面的控制盘和广场缸,三个主要流动机制被发现在这个数值研究,如图16。一个流态,l/D在Re = 100 = 4.5到6,是一种稳定的流态,没有观察到涡旋脱落在广场缸后面。另一个流态是单一钝头体流态。一个虚张声势的身体流的政权,经常观察到冯·卡门涡街广场后面的汽缸。一个虚张声势的身体流的政权,我们进一步观察到两个不同的流动机制。单一钝头体Stp和Sts。Stp和Sts代表主流主涡脱落频率和二次频率与主涡脱落频率,分别。单一虚张声势的身体Stp发现(l/DRe) =(0.5 100)(0.5 150)(0.5 - -4.5, 200)和(0.5,250)。单一虚张声势的身体Sts发现(l/DRe) = (7 - 8, 100) (5.5 150) (5 - 8, 200), (4.5 8, 250)。

后长度(l_r/D)是定量计算表7。数据确认后长度改变的价值l/D从0.5增加到8。如图所示,l_r/ D所有的考虑L / D值改变。例Re = 100和4.5≤L / D≤7l_r/ D值是由于观察到稳定的流动行为背后的平方缸。

4所示。结论

二维不稳定流体附加了上游的正方形圆柱绕流数值研究了t形控制面板,和重要的发现在目前的研究报道。流动特性和流体部队检查在Re = 100, 150, 200, 250。t形控制面板的长度是不同的。相当效果的t形截面的控制面板在广场周围的流体部队缸所观察到的,,因此,可以得出以下重要结论从目前的计算:(我)从目前的计算发现,背后的涡街广场缸仍保持,但有一个显著减少阻力。减少上游连接的长度丁字形的控制面板有一个相当大的影响减少阻力系数和升力系数的均方根值。然而,对于l/D≥5,它没有对流体部队相当大的影响。最低C_Dmean被观察到l/DRe = 100 = 0.5, 150年和200年,L / DRe = 250 = 2。在信用证D= 0.5,134%,137%,133%,减少136%C_Dmean实现Re = 100、150、200和250年,分别。也发现,当t形控制面板的长度很短,例如,l/D≤3,t形的长度的影响控制面板控制流过去的一个广场上缸变得明显。(我)一个完整的涡旋脱落抑制t形截面的控制实现板,在t型板长度的控制l/D= 4.5l/D在雷诺数100 = 6。一个最大C_lrm相比减少约96%的隔离缸实现Re = 100l/D使用t形控制面板= 7。它是发现,l/D增加,阻力系数和升力系数的均方根值的平方缸没有t形截面的控制盘大大减少与孤立的汽缸。(2)三个不同的流动机制是本研究中发现的。第一个是单一钝头体流态与主涡脱落频率(政权)。第二个是单一钝头体流态与二次涡脱落频率与主涡脱落频率(政权II)。第三个是稳定流政权(政权III)。在regime-I的案例中,我们发现主涡脱落频率的统治地位。另一方面,对于regime-II,一些额外的小山峰也存在于功率谱。

缩写

CD:	阻力系数
Cl:	升力系数
CDmean:	平均阻力系数
C数字版权管理:	阻力系数的均方根
Clrm:	均方根升力系数的
c年代:	声速
再保险:	雷诺数(Re =U∞D/υ)
圣:	斯特鲁哈尔数(圣=f年代D/U∞)
Stp:	斯特鲁哈尔数基于主涡旋脱落
Sts:	斯特鲁哈尔数基于二次涡脱落频率
D:	主广场缸的大小
l:	t形截面的长度控制盘
:	宽度的t形截面的控制面板
f年代:	涡脱落频率
U∞:	均匀流入速度
lu:	上游的距离入口位置
ld:	下游的后表面的距离平方缸
lx:	计算域的长度
ly:	高度的计算域
马:	马赫数
f我(x,t):	粒子分布函数
f我(eq)(x,t):	平衡态分布函数
p:	压力
ρ:	液体的密度
τ:	Single-relaxation-time参数
δt:	计算时间步
δx:	晶格间距
υ:	流体的运动粘度
ω我:	权重系数
e我:	离散粒子速度
d:	维
问:	粒子的数量
ωz:	涡度
BGK:	Bhatnagar-Gross-Krook
加快:	晶格玻尔兹曼方法
达到:	格子气自动机
计算:	n - s
rms:	均方根
SRT:	Single-relaxation-time。

数据可用性

的数据支持这个数值研究的主要发现可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有已知的利益冲突可能出现影响数值在本研究报告工作。

确认

第二作者Shams-ul-Islam博士是专门感谢高等教育委员会(HEC)巴基斯坦提供资金的项目没有。9083 /联邦/ NRPU /研发/ HEC / 2017。