【摘 要】
：
本文针对展向旋转槽道湍流开展了一系列的直接数值模拟。通过对这些数据的分析,我们再现了之前报道过的平均速度2Ω线性区。此外,我们还对流向速度脉动的高阶矩,雷诺剪应力,湍动能生成项等开展了研究,结果发现这些统计量在不同旋转数下也具有线性律。其中,雷诺剪应力的线性系数为1,湍动能生成项的线性系数为-2Roτ。通过对雷诺剪应力的线性律的进一步分析,我们还可预测旋转槽道湍流的完全层流化状态对应的旋转数Roτ
【机 构】
：
北京大学工学院湍流与复杂系统国家重点实验室,北京海淀区100871
论文部分内容阅读
本文针对展向旋转槽道湍流开展了一系列的直接数值模拟。通过对这些数据的分析,我们再现了之前报道过的平均速度2Ω线性区。此外,我们还对流向速度脉动的高阶矩,雷诺剪应力,湍动能生成项等开展了研究,结果发现这些统计量在不同旋转数下也具有线性律。其中,雷诺剪应力的线性系数为1,湍动能生成项的线性系数为-2Roτ。通过对雷诺剪应力的线性律的进一步分析,我们还可预测旋转槽道湍流的完全层流化状态对应的旋转数Roτ=Reτ。这个预测结果与Grundestam等人的结果相符合。
其他文献
对于超声速飞行器的设计，层流-湍流转捩是必须要考虑的问题，也是流体力学研究的热点话题。在超声速飞行条件下，飞行器钝头体附近产生弓形激波。当气流穿过激波后引起熵增从而形成熵层，该熵层向下游流动，则将包围着飞行器表面，从而增加表面气动热流。因此研究熵层的流动稳定性，对于飞行器气动热防护的设计具有实际意义。
对于超音速飞行器的翼型设计来说，提高层流边界层的流动稳定性，预测和推迟转捩具有重大意义。在工程中，超音速飞行器一般采用后掠翼，而后掠翼转捩则由横流不稳定性则主导。由于转捩是一个非常复杂的过程，目前还没有非常可靠的方法来预测转捩位置，在工程上比较成功的方法是结合线性稳定性理论的方法。后掠翼的前缘可以近似为椭圆柱，本文采用基于线性稳定性理论的方法分析了迎风轴长度、雷诺数和马赫数的变化对超音速无限展长后
将基于当地关联的γ-Reθ转捩模型引入到自研多块结构网格求解程序，以建立粘性计算自动预测边界层转捩的能力。具体方法中，通过引入两个由当地变量定义的关于间歇因子和当地转捩起始动量雷诺数的输送方程，及一组新的经验关联关系来模化边界层的转捩过程，采用LU-SGS隐式算法进行数值求解，并通过模块化开发方法进行程序实现；通过低速Aerospatiale-A翼型、S809翼型、NLR-7301高升力两段翼型、
喷流是一种重要的流动控制手段。本文采用直接数值模拟方法计算了基本流场，基于流动稳定性理论，分析了冷却喷流流动特征，揭示了流动控制的机理。结果 表明：喷流与来流之间不仅形成了混合层，而且由于唇口的存在导致了卡门涡街的出现；卡门涡街在向下游演化过程中逐渐衰减，同时直接或间接激发出混合层内的不稳定波，不稳定波经过线性和非线性演化后会出现幅值饱和状态；合理的参数设计可以有效减小卡门涡街的波长，使得卡门涡街
本文通过对不同普朗特数下的有翅片侧加热腔的数值模拟来研究不同瑞利数范围下普朗特数对腔内流动和传热的影响。研究发现，普朗特数对有翅片侧加热腔内流动影响很大，流动发展到准定常阶段后腔内翅片下游波动的剧烈程度随着普朗特数的升高而降低，腔内自然对流的临界瑞利数随着普朗特数的升高而升高。传热方面，普朗特数对相同瑞利数下的侧加热腔内侧壁的努赛尔数有影响，传热效率随着普朗特数的升高而升高，高普朗特数下的腔体传热
采用直接数值模拟，对小肋的减阻机理进行了研究。通过对瞬时、平均、统计流场的分析，结果表明小肋结构降低了粘性底层的速度脉动，诱导产生了流向涡对结构，使得湍流脉动趋向于粘性底层外层，减小了近壁处的雷诺应力强度；利用速度-涡量相关性分析，分析了湍流边界层中的相关结构，流向涡和低速条带结构清晰可见，小肋结构使得流向涡向边界层的完成发展，抑制了流向涡与避免的强摩擦作用，小肋结构干扰了边界层低速条带的形成与展
在引入对称性因子和线性速度梯度变化假设基础上,我们利用质量守恒、动量守恒和牛顿第二定律建立了一个可预测任意密度比和一般加速历史下瑞利-泰勒不稳定性后期混合宽度h1,2演化的常微分方程(这里h1(2)表示重(轻)流体混入轻(重)流体的混合宽度),其正确性被大量实验确认并预言：h1相对于h2的演化具有更大的不确定性,这与已有实验观察一致。
缝隙-台阶结构是飞行器防热瓦上常出现的一种危险结构，目前飞行器气动力预测常常不考虑这种结构对飞行器整体气动力产生的影响，然而本文的计算显示，缝隙-台阶结构能够产生明显的阻力。本文以尖劈外形为基础，分析了缝隙-台阶的出现对于尖劈上表面气动特性的影响。即使台阶高度远小于边界层的厚度，台阶处也能产生一道激波，致使台阶处产生明显的压阻。随着台阶高度的增高，压阻变大，尖劈上表面总阻力增加，缝隙-台阶结构产生
对固定于水平湍流槽道底面的方块,采用DES(Detached-Eddy Simulation)模拟其周围的流动情况,获取其湍流速度场和压力场的一阶和二阶统计量以及拟序涡结构,尤其是尾涡脱落信息,并与已发表的实验研究结果等做必要的对比分析。结合所得速度场数据,利用正交本征分解(POD,Proper OrthogonalDecomposition),对流场进行重构,分析方块周围瞬态流场中主要的含能涡结
本文使用数值计算的方式进行Poiseuille槽道湍流中应变率张量Sij的拉格朗日时间自相关研究。关于湍流中应变率张量Sij的拉格朗日时间自相关,已有的研究(Yu and Meneveau,PRL 2011)证实,在均匀各向同性湍流中,采用各子区域的当地Kolmogorov时间对Sij的拉格朗日时间自相关函数(以下简称自相关函数)进行时间无量纲化后,不同子区域的自相关函数的下降曲线会重合在同一条曲