用流体力学分析圆柱绕流运动为何速度产生变化

Question

如题所述

Answer 1

流体力学研究的是液态的运动状态以及力学方面的科学，设想一下在一条宽宽的小河中，有一条水平面，在无任何情况下，给水面一阵风，此时水的流动会随风的方向进行流动。
圆柱绕流运动我们可以想一下龙卷风，龙卷风的风向与天空倾斜45°的样子向一个方向向下逆时针旋转到慢慢接触到地面，上面的风力提供的能量使得下面的小漩涡变成动能，我们知道速度提供向心力，在龙卷风旋转的过程中，角速度会提供动力给龙卷风，使得龙卷风可以向一个方向移动，我们知道龙卷风是倒立的圆锥体，像是一个不规则的圆锥积木，有时我们也会看见龙卷风，上面东倒西歪的样子，说明龙卷风上面的角速度与向心力是非常大的，所以距离越远的物体越容易被龙卷风吸到天上，然后通过强大的向心力使得被吸的物体甩出去的物体的距离也会不断增加。
我们知道，绕流是流体绕过置于无限流体中的物体的流动，或物体无限流体中运动，是自然界和工程中常见的粘性流体运动形式，其实龙卷风的工作原理和圆柱绕流运动极其类似，主要的能源是水力f，与向心力导致的水流位移行成关于龙卷风的运动轨迹，为什么龙卷风可以移动，因为地面给足了龙卷风的支持力，物体在运动过程中质量会随之增加，地球整体的质量>龙卷风运动时的质量，使得地球有足够能量给予龙卷风，向心力是提供流动物体运动主要来源之一，通俗的说，力是提供流动物体运动重要组成部分，通过力来改变流动物体的速度与方向。
为此龙卷风可以移动，但是水里的漩涡只有水流，没有推动速度与距离，正常情况下，漩涡的水流是提供吸力的来源，也就是水流提供向心力。

Answer 2

可能原因如下:
1 图中流场尺度过小，也就是说上下宽度太窄；
2 流场上下边界条件设置不准确，从计算结果可以看出，速度场分布受上下边界影响很大。而理想的圆柱绕流的流场分布是不受上下边界影响的。检查一下是不是上下边界设置的问题。

Answer 3

　采用以氢气泡为示踪粒子的数字粒子图像测速技术(digitalparticleimagevelocimetry,DPIV)对三种不同雷诺数下的圆柱绕流进行了研究。一般DPIV拍摄时相机固定,可得出一种速度场分布。笔者采用静止坐标,用简单的方法可以达到相机随流场移动的效果,DPIV处理结果可以看到一些更深入的情况