高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究

来源：机械工程学报杂志2015年第22期北京时间：

作者：赵萌, 毛军, 郗艳红

单位：1. 北京交通大学土木建筑工程学院 北京 100044；；2. 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室 北京 100044

摘要：针对不同长径比的有限长圆柱模型，采用大涡模拟及雷诺平均的方法，对高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性进行数值模拟和分析，得到了圆柱阻力系数随长径比和雷诺数的变化规律，讨论端面效应对绕流阻力系数的影响。结果表明：在亚临界区内，相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大，呈线性变化规律，L/D的对阻力系数的影响明显大于Re对阻力系数的影响；在阻力危机区内，相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大，呈二次函数的变化规律，但各工况达到阻力系数“转折点”对应的雷诺数各不相同，基本呈现随雷诺数的增大向前推移的趋势，Re对阻力系数的影响明显大于L/D对阻力系数的影响；在阻力回升区，阻力系数回升的“转折点”随着雷诺数的逐渐增大而向后推移。在各分区内，端面效应对阻力系数的影响随雷诺数增大而更加明显，在高度方向上的最大影响区域约占圆柱总高度的16%。研究结果对有限长圆柱绕流特性的研究及应用具有重要意义和价值。

关键词：长径比,高雷诺数,有限长圆柱,阻力系数；

基金资助：国家自然科学基金(51078901，51308040)和“十一五”国家科技支撑计划(2009BACG12A03C)资助项目