【摘 要】
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“密度界面(density interface)”广泛分布于大气、海洋与其它地球物理流体中.本文将Batchelor and Proudman (1954)“快速畸变理论(Rapid Distortion Theory)"应用于研究“非湍流层(non-turbulent layer)"/"湍流层(turbulent layer)”的密度界面对湍流的影响.基于Carruthers and Hunt
【机 构】
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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,海洋工程国家重点实验室,上海200030
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“密度界面(density interface)”广泛分布于大气、海洋与其它地球物理流体中.本文将Batchelor and Proudman (1954)“快速畸变理论(Rapid Distortion Theory)"应用于研究“非湍流层(non-turbulent layer)"/"湍流层(turbulent layer)”的密度界面对湍流的影响.基于Carruthers and Hunt (1986,Eq.2.5b,p.480)、Fernando and Hunt (1997,Eq.2.9,p.204)的欧拉频谱在频域中垂向分布的想法,本文推导出了Ri→∞时欧拉频谱水平方向ψ11和垂直方向ψ33的积分表达式.
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扩展抛物化稳定性方程(EPSE)是一种可以考虑流动非平行性的线性稳定性分析方法.EPSE可以通过对线性抛物化稳定性方程(LPSE)进行一阶泰勒展开得到.EPSE方法是一种介于线性稳定性理论(LST)与LPSE中间的方法.
基于色散最小耗散可控(MDCD)的高分辨率有限体积法数值模拟了平面激波驱动SF6二维三角形气柱的演化过程。研究结果表明早期激波诱导的Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定使得三角形气柱界面沉积了一定漩涡，这些漩涡通过叠加和重新组织从而形成Kelvin-Helmholtz (KH)不稳定的基本涡结构；同时随着KH不稳定的进一步演化，其二次失稳及高次失稳会导致KH不稳定基本涡结构的合并。能
通过直接数值模拟手段研究了统计定常的三维近似均匀剪切湍流的脉动特性。沿剪切方向采用自由滑移边界条件，通过施加体积力驱动流动。空间离散采用谱方法：Galerkin-Tau方法，流向和展向采用Fourier级数展开，法向采用Chebyshev多项式展开，采用高阶分裂法进行时间积分。同已有实验和数值模拟结果的对比表明计算的准确性，考察流场能谱和脉动速度均方根等脉动特征，进一步，计算时空关联函数，考察时空
本文采用涡面场(VSF)方法研究了粘性可压缩Taylor-Green流的涡结构演化特性。通过不同马赫数Ma下的可压缩Taylor-Green流直接数值模拟并结合VSF方法研究发现：对于弱可压缩(Ma＜1)流动,VSF演化与不可压缩流动大致相同,流场中具有典型的扭曲管状涡结构；对于强可压缩(Ma≥1)流动,由于激波的作用,耗散率极大值出现时间远先于不可压流,流场中的管状涡结构较为平直。此外,VSF方
边界层中不稳定波的产生是层流-湍流转捩过程的第一阶段。本文采用直接数值模拟(DNS)方法，研究了自由流中的二维声波与三维粗糙元相互作用而激发Tollmien-Schlichting(T-S)波的感受性问题。在本文的数值模拟中，计算域入口的扰动选取Orr-Sommerfeld (O-S)方程的连续谱解的一个分支。由于该分支扰动的色散关系与声波相同，因而被认为可以代表边界层对自由流中声波扰动的响应。
在线性稳定性理论框架下,本文首先探究了Ma=4.5边界层内G(o)rtler模态离散谱的激发和演化过程.结果 表明,曲率(凹面)对F模态和S模态的同步起促进作用；提高展向波数则会抑制上述同步.当曲率和展向波数同时存在,F模态与S模态仍可能发生同步而产生Mack第二模态,但扰动最终发展为G(o)rtler模态.在靠近前缘位置,自由来流中的慢声波是激发非定常G(o)rtler模态的初始扰动,熵、涡波则
本文利用渐近理论求解了不可压边界层对于壁面局部振动的线性感受性问题。在分析中选取了特定形式振源使得其产生的扰动波可以和中性曲线下肢的TS(Tollmien-Schlichting)波产生共振，可以激发出不稳定模态。在振源附近，建立并求解三层结构(Triple-Deck)方程得到了壁面处的解析解。通过分析这个解，得到了在距离局部振源足够远的下游地方的扰动波的行为，得到了对应的感受性系数随着振源频率的
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