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声波作用下的单圆柱绕流及传热特性数值研究
引用本文:姜羽,姜根山,于淼,杨延锋,孙建浩. 声波作用下的单圆柱绕流及传热特性数值研究[J]. 声学技术, 2021, 40(3): 308-315
作者姓名:姜羽  姜根山  于淼  杨延锋  孙建浩
作者单位:华北电力大学数理学院, 河北保定 071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院, 北京 102206
基金项目:国家自然科学基金资助项目(12074118、11674093);河北省自然科学基金资助项目(A2019502160);声场声信息国家重点实验室项目(SKLA201808)。
摘    要:为了研究声波对单圆柱绕流流动和传热特性的影响,建立了流场、声场、对流传热多物理场耦合的二维数学模型,并利用有限元软件COMSOL进行数值模拟。结果表明:(1)当频率f=50 Hz、声压级LSP=123~149 d B时,斯特劳哈尔数Sr随声压级增大而减小,圆柱表面压力系数CP随声压级增大而增大;(2) LSP=143 d B、f=20~80 Hz时,斯特劳哈尔数Sr、压力系数CP均随频率f增大而增大;(3)对比f=50 Hz、LSP=143 d B声波作用与无声波作用的情况,阻力系数CDF和升力系数CDL都呈周期性变化,但有声波作用时振幅增大;(4)声波作用会促进圆柱表面热量传递,但当LSP>143 d B,圆柱表面局部努塞尔数Nuθ开始减小。该研究结果为强化圆柱绕流传热提供了理论研究基础。

关 键 词:声波特性  圆柱绕流  漩涡脱落  强化传热
收稿时间:2021-01-21
修稿时间:2021-03-24

Numerical study of flow and its heat transfer characteristics of a single cylinder under the action of acoustic waves
JIANG Yu,JIANG Genshan,YU Miao,YANG Yanfeng,SUN Jianhao. Numerical study of flow and its heat transfer characteristics of a single cylinder under the action of acoustic waves[J]. Technical Acoustics, 2021, 40(3): 308-315
Authors:JIANG Yu  JIANG Genshan  YU Miao  YANG Yanfeng  SUN Jianhao
Affiliation:School of Mathematics and Physics, North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei, China;School of Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China
Abstract:
Keywords:acoustic characteristics  flow around a cylinder  vortex shedding  enhanced heat transfer
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