附属小圆柱位置对主圆柱绕流影响的数值模拟文献综述

文献综述

1.研究的意义和价值

钝体在现实世界中，几乎无处不在，大部分的建筑物和机械结构都可以被视为钝体。钝体的定义简单来说就是非流线型物体。当流体以一定速度流经钝体时，就构成了钝体绕流问题。因为钝体绕流问题广泛存在于实际生产生活的各个领域，如河水流过桥墩，风吹过高楼等生活领域和海洋石油平台，海底电缆等诸多工程领域，所以一直是流体力学界备受关注的研究热点和难点。故对于钝体绕流方面的研究已成为现代流体力学十分重要的研究课题。圆柱是经典的钝体，故绕流问题多围绕圆柱绕流情况展开。早期对绕流问题多采用实验手段，随着计算机技术的发展，CFD有了长足的发展，数值模拟逐渐成为一种重要的研究方法。

随着科学技术与经济的高速发展，我国已经成为了世界上最大的空调生产国和消费国^[1]。然而由于传统空调制冷剂（HCFCs）对臭氧层具有极强的破坏作用，为保护关系到全人类未来生存与发展的大气层，大多数国家参与签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，以限制对臭氧层具有破坏作用的物质的生产与消费。根据加速淘汰HCFCs的最新决议，我国将在2030年完全淘汰HCFCs的使用。此外，由于目前国际上普遍采用的无臭氧破坏作用的替代制冷剂HFCs，属于《京都议定书》所列明的应实施减排的温室气体，因此，寻找零ODP（消耗臭氧层潜能值）、低GWP（全球变暖潜能值）的替代制冷剂已成为今后一段时期内全球同行所面临的共同责任^[2]。

作为过渡性替代制冷剂，目前我国家电行业主要倾向于使用R410A和R407C。与传统制冷剂R22等相比，尽管目前广泛使用的环保制冷剂R410A和R407C对大气臭氧层没有破坏作用，却属于温室气体，其引发的温室效应并不亚于含氢氯氟烃制冷剂所带来的恶劣影响。我国未来的冷媒发展方向是使用R290和R32，其中日本已经使用R32。尽管这两种冷媒符合零ODP（消耗臭氧潜能值）及低GWP（全球变暖潜能值）的发展目标，然而它们也有各自的缺点^[3]。

2.课题研究的现状：

1.1 等直径圆柱绕流数值模拟

武汉大学徐元利，徐元春^[4]使用计算流体力学软件 FLUENT，模拟了均匀来流绕固定圆柱，雷诺数为 20、40、100的绕流流动，并与实验及其它数值模拟结果进行对比，确认FLUENT能够较好的预测流动结构。