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不同形状多扰流柱流场特性的数值分析
引言：
扰流柱是一种重要的流动控制方式，其应用涵盖了众多领域，如流体阻力减小、强化传热、划船运动等。因此研究扰流柱的流场特性具有重要意义。由于不同形状扰流柱会对流场特性产生显著影响，因此本文将针对不同形状扰流柱的流场特性进行数值分析。
流场模型：
本文采用的流场模型为二维层流稳定流动模型，通过求解流体的质量守恒方程和动量守恒方程得到流场的速度和压力分布。
数值方法：
本文采用的数值方法为有限元法，利用FLUENT软件求解，与实测数据进行对比，验证模型的准确性。
扰流柱形状：
本文将研究四种不同形状的扰流柱：圆柱、三角柱、正方形柱和椭圆柱。其中圆柱为对照组，其它三种形状的扰流柱与圆柱分别进行对比分析。
分析结果：
1.平均剪切应力分析
通过对比四种不同形状扰流柱上表面的平均剪切应力值，发现三角柱生成的剪切应力最大，其次为椭圆柱，正方形柱最小。而圆柱的平均剪切应力值与其它三种形状的扰流柱相比，较小。
2.阻力分析
将不同形状扰流柱移动于相同流速的情况下，比较其对流体的阻力，结果显示：圆柱的阻力最小，三角柱的阻力最大，而椭圆柱和正方形柱的阻力与圆柱相比，相差不大。
3.流场模拟分析
对四种不同形状扰流柱的流场进行模拟分析，结果显示：从流动路径上，圆柱与椭圆柱相似，而三角柱和正方形柱则存在不同的绕流现象。圆柱表面流动归因于剥离现象，而三角柱则因尖角而产生流动的剪切层。而正方形柱因4个顶点与流体的交互作用产生较大的剪切力和旋转，从而使流体发生绕流现象。
结论：
通过对四种不同形状扰流柱的流场进行模拟分析，发现不同的形状会对流场特性产生显著影响。在剪切应力和阻力方面，三角柱生成的剪切应力最大，圆柱的阻力最小。在流动路径上，圆柱与椭圆柱相似，三角柱和正方形柱存在绕流现象。因此，在实际应用中需要根据具体应用需求来选择扰流柱的形状，以达到最优化的控制效果。