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非定常瞬态流动过程中的Lagrangian拟序结构与物质输运作用

雷鹏飞 张家忠 王琢璞 陈嘉辉

非定常瞬态流动过程中的Lagrangian拟序结构与物质输运作用

雷鹏飞, 张家忠, 王琢璞, 陈嘉辉
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  • 从Lagrangian角度数值分析了圆柱瞬时起动过程中的非定常瞬态流动现象,如分离泡产生、破裂和涡脱落等及其产生的非定常效应,揭示了所列现象诱导的物质输运和迁移效应. 首先采用双时间步长的特征线算子分裂算法数值模拟了圆柱起动过程中的瞬时流场,然后采用数值方法从流场中提取出Lagrangian拟序结构(LCSs),并根据非线性动力学理论研究了流动分离和旋涡演化过程中的物质输运作用. 结果表明,圆柱瞬时起动后所产生的非定常阻力与相应瞬态现象中的物质输运有密切的关系:对称分离泡产生及其在流向方向的生长,能够使分离泡内压力升高且分布均匀,从而减小阻力;对称分离泡的失稳增强了分离泡与主流之间的物质输运作用,最终导致涡的脱落,并有利于推迟流动分离和减小分离区域. 非定常流动中LCSs所描述的物质输运和迁移作用对流动控制的机理研究具有一定指导意义.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB026002)和国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA052303)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-11
  • 修回日期:  2013-12-10
  • 刊出日期:  2014-04-05

非定常瞬态流动过程中的Lagrangian拟序结构与物质输运作用

  • 1. 西安交通大学能源与动力工程学院, 西安 710049
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB026002)和国家高技术研究发展计划(批准号:2012AA052303)资助的课题.

摘要: 从Lagrangian角度数值分析了圆柱瞬时起动过程中的非定常瞬态流动现象,如分离泡产生、破裂和涡脱落等及其产生的非定常效应,揭示了所列现象诱导的物质输运和迁移效应. 首先采用双时间步长的特征线算子分裂算法数值模拟了圆柱起动过程中的瞬时流场,然后采用数值方法从流场中提取出Lagrangian拟序结构(LCSs),并根据非线性动力学理论研究了流动分离和旋涡演化过程中的物质输运作用. 结果表明,圆柱瞬时起动后所产生的非定常阻力与相应瞬态现象中的物质输运有密切的关系:对称分离泡产生及其在流向方向的生长,能够使分离泡内压力升高且分布均匀,从而减小阻力;对称分离泡的失稳增强了分离泡与主流之间的物质输运作用,最终导致涡的脱落,并有利于推迟流动分离和减小分离区域. 非定常流动中LCSs所描述的物质输运和迁移作用对流动控制的机理研究具有一定指导意义.

English Abstract

参考文献 (19)

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