收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

剪切流扰动的瞬态增长及其控制

陈诚  
【摘要】:剪切流动的扰动瞬态增长是其向湍流转捩的重要因素,相关问题广泛存在于工程实际问题中。本文旨在研究剪切流的扰动瞬态增长特性、瞬态增长对旋拧流非线性演化特性的影响以及剪切流扰动瞬态增长的反馈控制,主要工作包括如下几个方面: (1)基于最优扰动理论分析,分别研究了槽道弯曲、壁面吹吸以及表面张力等因素对于剪切流动扰动瞬态增长的影响。对弯曲槽道流最优扰动的研究表明,宽缝情况下扰动的瞬态增长被明显抑制;窄缝情况下瞬态增长特性与平面Poiseuille流定性一致;过渡区内瞬态增长对曲率变化不敏感,其大小与特征值谱对曲率的敏感性紧密相关。对带径向通流的Taylor-Couette流动最优扰动的研究表明,宽缝情况下径向流动的影响较大,强径向流动足以破坏轴对称扰动瞬态增长的lift-up机制,且总是使轴对称扰动占优;窄缝情况下,径向流动的影响较小,此时lift-up机制仍然是扰动瞬态增长的合理解释,径向流动不改变各波数模态之间扰动瞬态增长的相对大小。对核环流动(CAF)最优扰动的分析表明,轴对称模态下表面张力对短波扰动瞬态增长的抑制比长波更为明显,且周向波数的增加对长波扰动瞬态增长性质的影响更大。 (2)采用柱坐标下的三维有限差分方法对亚临界旋拧流的非线性时间演化进行了研究。其结果表明,Oseen涡最优扰动时间发展的动力学过程可以分为三个阶段:能量线性增长、涡环和涡核相互作用、二次能量增长;进入非线性阶段,存在涡环对径向运动等动力学现象,而线性阶段扰动的充分放大对于这些现象的出现非常关键;而正则模扰动随时间持续衰减。对于Batchelor涡,旋拧度的增加有利于轴对称最优扰动时间演化中负周向涡量的产生和负涡环的形成;非轴对称最优扰动的时间发展过程中不会像旋拧射流的情况那样出现小尺度涡迅速产生的现象。 (3)基于线性反馈控制分析,研究了壁面吹吸气对于Taylor-Couette流中扰动瞬态增长的抑制情况。其结果表明,轴对称情况下,壁面吹吸气对于窄缝情况扰动瞬态增长的抑制效果比宽缝情况更为理想。与径向通流不同,壁面吹吸气并不改变扰动瞬态增长的lift-up机制。在实验观察到的转捩参数下(非轴对称),壁面吹吸气所达到的瞬态增长抑制效果要明显好于轴对称的情况。与平面槽道流情况不同,轴向和周向壁面速度激励对最优扰动的时间发展影响很小,因而不能有效地抑制其能量增长。此外,直接数值模拟的结果证明了在非线性演化过程中非定常壁面吹吸气对扰动能量的抑制作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蒋锦良;叶轮机械流道中粘性可压缩流动的数值计算——(Ⅰ)静止叶列中轴对称流动的计算[J];力学学报;1981年02期
2 蒋锦良;叶轮机械流道中粘性可压缩流动的数值计算——(Ⅱ)旋转叶列中轴对称流动的计算[J];力学学报;1982年01期
3 张立;唐登斌;;近壁剪切流动中湍流斑的非线性演化[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2006年01期
4 李光正;湍流脉动作用理论在轴对称流动计算中的应用[J];空气动力学学报;1989年04期
5 张一平,何云玲,刘玉洪,马友鑫,李佑荣,窦军霞;昆明城市建筑物外壁表面热力效应研究——不同季节建筑物外墙壁面表温和近旁气温时空分布特征[J];地理科学;2004年05期
6 陈振华,龚振邦,钱晋武,谈士力,谢伟民;机器人壁面移动机构研究[J];上海大学学报(自然科学版);1997年06期
7 曹卫东;李跃;;二维T-S波在壁面局部喷吸边界层流中的演化[J];水利水电科技进展;2009年05期
8 魏叔如;化学非平衡边界层壁面边界条件研究[J];力学学报;1994年04期
9 杨成祥,冯夏庭;滑坡非线性演化行为的自组织进化识别[J];岩石力学与工程学报;2005年06期
10 张建平,张佑啟,谭国焕;建筑用夹蕊板条的分析、数值和实验研究[J];应用数学和力学;1987年02期
11 张效信,王迺权;磁层顶边界区剪切流MHD不稳定性的非线性演化[J];地球物理学报;1993年01期
12 刘有军,李明爱,杨晓翔,吴刚;轴对称流动的TG有限元法模拟[J];大庆石油学院学报;1997年03期
13 吴国钏;扩压通道内可允许的最大压力梯度的确定准则[J];力学学报;1984年06期
14 宫野,马腾才;撕裂模非线性演化的数值解法[J];力学学报;1985年02期
15 左兆荣,吴建平,巫志玲;1966年邢台Ms7.2级地震的前震序列分析[J];华北地震科学;1995年02期
16 张金成,姚强,孙俊民;应用PDA测量气固两相流边界层时壁面的选择[J];流体机械;2001年08期
17 牛争鸣,张鸣远;水平旋转空腔环流的壁面应力[J];应用力学学报;2004年04期
18 刘闯,张雄,陆明万;液体飞溅及冲击壁面问题的分析[J];清华大学学报(自然科学版);2005年05期
19 高波;吴子牛;;轴对称可压缩流的统一坐标系[J];计算物理;2007年05期
20 江锋,宁利中,王飞虎;轴对称边界层动能积分方程及其应用[J];西北水资源与水工程;1995年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王国斌;刘鑫;刘赵淼;;正弦波形板上Couette流对流换热数值分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
2 王孝邦;黄晨;王丽慧;;建筑垂直外壁面温度变化规律的实验研究[A];上海市制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 何云玲;张一平;窦军霞;刘玉洪;马友鑫;;城市建筑物外壁表面热力效应研究(3)——建筑物外墙壁面与地面的热力效应比较[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(上册)[C];2004年
4 黄伟希;许春晓;崔桂香;张兆顺;;壁面展向周期振动对雷诺应力输运的影响[A];2003’全国流体力学青年研讨会论文集[C];2003年
5 葛铭纬;许春晓;崔桂香;;基于壁面凹坑凸丘运动的湍流减阻主动控制研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 张一平;何云玲;窦军霞;刘玉洪;马友鑫;;城市建筑物外壁表面热力效应研究—建筑物外墙壁面与地面的热力效应比较[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
7 王学敏;朱平;付豹;;高雷诺数下气体润滑数学模型的研究[A];中国机械工程学会流体传动与控制分会第六届全国流体传动与控制学术会议论文集[C];2010年
8 张雷;张洛明;;线切割加工后的硬质合金不规则壁面的磁力研磨加工[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
9 梅宁;张则荣;陆建辉;;竖直螺旋槽管壁面液膜流动特性的研究[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
10 黄章峰;周恒;;超声速边界层中二维扰动的演化及小激波的产生[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈诚;剪切流扰动的瞬态增长及其控制[D];中国科学技术大学;2011年
2 王蕾;固壁有速度滑移的微流控系统电动流动研究[D];华中科技大学;2012年
3 孙学卫;剪切稀化流体分层流动的线性稳定性研究和数值模拟[D];清华大学;2011年
4 刘洪涛;气固两相流中微细颗粒沉积与扩散特性的数值研究[D];重庆大学;2010年
5 崔静;结霜与抑霜机理研究及数值模拟[D];大连理工大学;2011年
6 郑林;微尺度流动与传热传质的格子Boltzmann方法[D];华中科技大学;2010年
7 陶毓伽;大功率固体激光器冷却研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2010年
8 李炎;铁路隧道列车活塞风特性分析及理论研究[D];兰州交通大学;2010年
9 荣伏梅;基于格子Boltzmann方法的多孔介质REV尺度的流动与强化传热研究[D];华中科技大学;2011年
10 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李良才;新型Couette流变仪的校核和剪切空化研究[D];浙江大学;2010年
2 王坤;二甲基硅油的粘度和剪切空化[D];浙江大学;2011年
3 崔艳艳;液滴撞击倾斜壁面动力学过程研究[D];大连理工大学;2010年
4 田林林;商用飞机壁面夹层通道气流保温方法[D];大连理工大学;2011年
5 林锐;高速近壁流场壁面加载特性CFD研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
6 刘明嘉;喷雾液滴撞壁模拟研究[D];武汉理工大学;2012年
7 王安琪;壁面结构对降膜蒸发器内流动和传热性能的影响[D];大连理工大学;2010年
8 杨建胜;煤灰颗粒对管束和槽道壁面磨损的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2010年
9 杨勃;具有多孔介质壁面的流道中流动与热质传递的数值模拟[D];大连理工大学;2005年
10 李鹏;基于微纳结构的舰船仿生减阻研究[D];华中科技大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘培香初霞;反恐爬壁机器人在哈诞生[N];哈尔滨日报;2007年
2 ;云冈千佛像[N];大同日报;2006年
3 ;各异空间 各异植饰[N];中华建筑报;2002年
4 云冈石窟研究院 刘建军;北魏洞窟究竟是如何开凿的[N];中国文物报;2006年
5 银月装饰 设计部;如何巧设更衣间[N];重庆商报;2000年
6 张总;壁画长廊——敦煌[N];中国文化报;2005年
7 张富强;北海铁影壁传奇[N];中国档案报;2006年
8 湖北襄樊市文物管理处 闫虹;襄阳王府绿影壁的现状分析及保护措施[N];中国文物报;2006年
9 旺傅;隐蔽式家具魅力不隐蔽[N];中国消费者报;2002年
10 杨子;隐蔽式家具[N];中国商报;2001年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978