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模拟棒球周围的流动:对带有单个凸起的2D圆柱体的研究。 (英语) Zbl 1443.76143号

小结:棒球的接缝对非旋转球的动力学有很大影响,因此,如果想全面描述投掷,必须求解Navier-Stokes方程。然而,棒球的粗犷使计算研究它周围的流动变得困难。因此,关于这一主题的研究报道很少。在这项工作中,通过直接数值模拟,在二维域中研究了球体周围的流动。本研究的目的是描述单个接缝对球体周围流动产生的影响。在我们的2D模拟中,气流垂直于球的横截面。在这种情况下,问题与围绕圆柱体的流动相吻合,圆柱体表面有一个类似接缝的凹凸。该方法包括使用有限差分法求解可压缩Navier-Stokes方程。该实现是使用ZEUS-3D磁流体动力学代码进行的,该代码最初是为天体物理目的设计的。在这里,我们将代码修改为包含实体(球),这将把代码的潜在用途扩展到工程问题。通过将光滑情况与文献中报道的类似(operatorname{Re})光滑圆柱的先前结果进行比较,验证了该流动。在球体表面附近,压力系数的结果与前面的研究结果一致,但我们发现球体背面存在一些差异。对位于0°至90°不同角度的煤层进行了系统研究。将生成的流特征与平滑球的结果进行比较。每个接缝都会对周围的压力产生较大干扰,并沿球体表面产生平滑干扰。我们发现压力的局部效应与压力阻力和升力系数之间存在直接关系。位于30°、85°和90°角的接缝对气动系数和尾迹产生了较大影响。研究结果使人们更好地理解了棒球和其他运动球的动力学,并可能直接应用于改良圆柱体周围的流动。

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76G25型 一般空气动力学和亚音速流动
65Z05个 科学应用

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