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展向旋转平面库埃特湍流瞬时场的五分解方法

盖杰 刘泽宇 罗佳奇 蔡庆东 夏振华

展向旋转平面库埃特湍流瞬时场的五分解方法

盖杰, 刘泽宇, 罗佳奇, 蔡庆东, 夏振华
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  • 展向旋转平面库埃特湍流是旋转系统下壁湍流研究的经典问题,并且此湍流问题中的大尺度涡卷(roll cells)结构也受到广泛关注.本文采用五分解方法将存在二次流的瞬时场分解为五部分,包括平均流场、二次流场的流向和横向部分以及剩余场的流向和横向部分.通过五分解法,可以掌握湍动能各分量在能量平衡和能量传递方面的重要机制.研究结果表明:二次流和剩余场的流向运动(横向运动)是通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项进行能量传递,二次流(剩余场)的流向运动和横向运动之间是通过旋转项进行能量传递;此外,剩余场的流向和横向运动之间还通过压力与应变率相关的再分配项进行能量传递;对于剩余场流向部分,在一定的旋转强度范围内,通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项从二次流流向部分获取的能量大于从平均流获取的能量,说明二次流流向运动对剩余场流向运动有很大影响.
      通信作者: 蔡庆东, caiqd@pku.edu.cn;xiazh1006@gmail.com ; 夏振华, caiqd@pku.edu.cn;xiazh1006@gmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11521091,11272013,11302006)资助的课题.
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    Tsukahara T 2011 J. Phys.:Conf. Ser. 318 022024

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    Gai J, Xia Z H, Cai Q D, Chen S Y 2016 Phys. Rev. Fluid 1 054401

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    Cai Q D, Gai J, Sun Z L, Xia Z H 2016 Int. J. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 17 305

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-16
  • 修回日期:  2016-07-26
  • 刊出日期:  2016-12-05

展向旋转平面库埃特湍流瞬时场的五分解方法

  • 1. 北京大学工学院, 湍流与复杂系统国家重点实验室, 北京 100871;
  • 2. 北京大学工学院, 应用物理与技术研究中心, 北京 100871;
  • 3. 北京大学工学院航空航天工程系, 北京 100871;
  • 4. 浙江大学航空航天学院工程力学系, 杭州 310027
  • 通信作者: 蔡庆东, caiqd@pku.edu.cn;xiazh1006@gmail.com ; 夏振华, caiqd@pku.edu.cn;xiazh1006@gmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11521091,11272013,11302006)资助的课题.

摘要: 展向旋转平面库埃特湍流是旋转系统下壁湍流研究的经典问题,并且此湍流问题中的大尺度涡卷(roll cells)结构也受到广泛关注.本文采用五分解方法将存在二次流的瞬时场分解为五部分,包括平均流场、二次流场的流向和横向部分以及剩余场的流向和横向部分.通过五分解法,可以掌握湍动能各分量在能量平衡和能量传递方面的重要机制.研究结果表明:二次流和剩余场的流向运动(横向运动)是通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项进行能量传递,二次流(剩余场)的流向运动和横向运动之间是通过旋转项进行能量传递;此外,剩余场的流向和横向运动之间还通过压力与应变率相关的再分配项进行能量传递;对于剩余场流向部分,在一定的旋转强度范围内,通过二次流涡量与剩余场剪应力相关项从二次流流向部分获取的能量大于从平均流获取的能量,说明二次流流向运动对剩余场流向运动有很大影响.

English Abstract

参考文献 (19)

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