消除尾流區漩渦群形成之數值模擬研究

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Title:	消除尾流區漩渦群形成之數值模擬研究
Authors:	曾振遠;莊岳勳
Contributors:	淡江大學水資源及環境工程學系
Keywords:	尾流區;漩渦群形成;數值模擬;圓標體;障礙物;消除漩渦群
Date:	1991-09
Issue Date:	2010-03-26 16:34:23 (UTC+8)
Publisher:	臺北市：中國農業工程學會
Abstract:	本文以數值模擬方法, 研究消除圓柱體後方尾流區洲渦群之形成。滯性流體於過去文獻得知, 當雷諾數(Reynolds number) 大於40, 即在障礙物尾流區流生卡門洲渦群(Karman vortex streets) , 其擺動所引發之振蕩(oscillation) , 會造成障礙物的破壞。本研究於消除洲渦群之理論假設上, 採用1986年Wei和Smith的一次洲渦(secondary vorticity) 假說, 以及1989年Tesng 的黏滯尾流之渦流運動預測模式, 認為: 尾流區洲渦各, 係由二次洲渦配對結合而成,而主要成因來自邊界層(boundary layer)分離 (separation)後之不穩定性。本研究消除洲渦之假設: 參考1986年Strykowski之實驗方法, 放置一對直徑極小之控制圓柱(control cylinder)於分離點(separation point)上速度剖面之重心位置, 用以阻止邊界層的回卷(roll-up) 力量。為便於與Strykowski之實驗方法作一比較, 選取數值模擬流況為雷諾數90, 探討之物理量為流場速度、壓力、渦度和阻力係數; 並且以流場速度分佈圖、等壓力圖、等渦度圖和捈盄圖來說明流場運動情形。結果顯示: 取控制圓柱直徑為0.1B, 位置為緊切於圓柱體後緣兩側, 對稱X 方向中軸其圓心距W＝1.5∼1.7B, 已完全達到消除洲渦群產生的效果, 尤以L ＝0.5B, W ＝1.6B及1.7B為最佳, 此結果之範圍與理論假說所推估之範圍相吻合, 證實本假說之正確性; 又阻力係數(drag coefficient)分析中發現, 該位置之Cd值為最大, 係因回卷力量被破碎分散後, 加強作用在圓柱體表面之剪應力所致; 其周期趨近無限大, 即史戳荷數(Strouhal number) 為零。模擬結果成功的消除洲渦群之形成。
Relation:	農業工程學報37(3)，頁1-26
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