顺向正弦来流下4:1矩形柱气动力和绕流流场数值模拟研究

来源：振动与冲击杂志2025年第9期北京时间：

作者：靖洪淼,,，许浩然，李维康，赵万茹，崔胜楠，乔明哲mingzhe_990

单位：1.石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室， 石家庄050043；2.石家庄铁道大学河北省风工程与风能利用工程技术创新中心， 石家庄050043；3.石家庄铁道大学土木工程学院， 石家庄050043；4.石家庄铁路职业技术学院铁道工程系， 石家庄050041

摘要：在湍流来流中，矩形柱绕流流场具有不同于均匀流中的流动形态。为深入了解顺向脉动来流对矩形柱绕流流场的影响，采用三维大涡模拟（large-eddy simulations，LES）方法，对不同频率顺向正弦来流下宽高比4:1矩形柱气动力和流场特性进行研究，深入探讨了升阻力系数、背压系数、斯托罗哈数、回流长度和再附长度等参数的变化规律，并比较了均匀流与正弦来流下4:1矩形柱的流场结构及演化过程。研究表明：矩形柱绕流流场结构受来流条件影响显著。在顺向正弦来流下，4:1矩形柱阻力系数主频与来流频率基本一致，当 时，在升力方向上正弦来流占据主导地位，交替旋涡脱落被强烈抑制。当来流频率 增大时，回流长度保持增大态势，而再附长度先增大后减小，在 时达到最大值。在正弦来流中，矩形柱前缘上下两侧旋涡对称分离，尾部旋涡脱落与前缘不同步，尾缘旋涡交替脱落并在尾流中破碎为小尺度旋涡。<br>

关键词：顺向正弦来流；4:1矩形柱；大涡模拟；气动力特性；流场