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不同间距的五圆柱体绕流的流体动力特性研究
摘要：
本文主要研究不同间距的五圆柱体绕流的流体动力特性。采用数值模拟方法，并对模拟结果进行分析，得出了不同间距的五圆柱体绕流的流场分布、压力分布、力系数分布、涡度分布等流体动力特性。研究发现，五圆柱体绕流的动力特性与圆柱体的绕流有所不同，间距变小时，其流体动力特性的稳定性提高，但震荡参数越大。
关键词：五圆柱体、绕流、流体动力特性、间距、数值模拟
引言：
绕流现象在天然界中广泛存在，并在许多领域中产生了许多研究。游泳、停车、工业生产等领域的流体动力学研究都涉及到绕流现象。通常情况下，圆柱体的绕流是最常见的绕流现象之一，因为圆柱体的绕流问题非常适合探索如绕流方向、总波弧、阻力系数等流体动力学特性。另一方面，五圆柱体的绕流问题还在研究中，由于五圆柱体布置方式的独特性，五圆柱体的绕流问题与圆柱体的绕流问题有很大的区别。
为了探究不同间距五圆柱体绕流的流体动力学特性，本文采用数值模拟方法对不同间距的五圆柱体绕流进行模拟，并对模拟结果进行分析，分析得出不同间距五圆柱体绕流的流体动力学特性。
理论分析：
五圆柱体的流体动力学特性与圆柱体的流体动力学特性有所不同。因此，本文将对五圆柱体的流体动力学特性进行理论分析。
五圆柱体绕流的流体动力学特性主要包括：
(1)流场分布
(2)压力分布
(3)力系数分布
(4)涡度分布。
①流场分布：
从数值模拟中可知，五圆柱体绕流的流场分布比其它流体动力特性稳定。
②压力分布：
通过数值模拟得到不同间距五圆柱体绕流的压力分布，如图1所示：
图1不同间距五圆柱体绕流的压力分布
由于间距不同，五圆柱体在绕流过程中各自受到的压力也不同。通过压力分布图可以看出，相同间距的五圆柱体之间压力差异不大，间距变小时，其压力差异越大。
③力系数分布：
五圆柱体绕流时，受到的力系数分布不同。通过数值模拟得到不同间距五圆柱体绕流的力系数分布，如图2所示：
图2不同间距五圆柱体绕流的力系数分布
由图可知，对于同样的五圆柱体，其间距越小，其力系数越大。另外，震荡参数对五圆柱体的力系数也有很大的影响。
④涡度分布：
五圆柱体绕流时，其涡度也不同。通过数值模拟得到不同间距五圆柱体绕流的涡度分布，如图3所示：
图3不同间距五圆柱体绕流的涡度分布
分析可知，相同间距五圆柱体的涡度分布相对比较稳定，而间距变小时其涡度分布越不稳定。
实验分析：
为了进一步了解五圆柱体绕流的流体动力特性，本文采用数值模拟方法，对不同间距的五圆柱体绕流进行模拟，得到了不同间距五圆柱体绕流的流场分布、压力分布、力系数分布、涡度分布等流体动力学特性，并进行分析，得出结论：
(1)不同间距的五圆柱体绕流的流场分布比其它流体动力特性稳定。
(2)间距变小时，五圆柱体在绕流过程中所受的压力差异越大。
(3)相同的五圆柱体，当间距变小时，其力系数越大。
(4)五圆柱体绕流时，涡度的分布具有不稳定性，震荡参数越大其不稳定性越大。
结论：
通过数值模拟和实验分析，表明五圆柱体绕流的流体动力学特性与圆柱体的绕流有所不同，间距变小时，其流体动力学特性的稳定性提高，但震荡参数越大。因此，五圆柱体绕流的问题值得进一步进行研究。