渦結(jié)構(gòu)通常在湍流中被稱為湍流相干結(jié)構(gòu),它被認(rèn)為是湍流產(chǎn)生和維持過程中最顯著的特征之一,并且對湍流的產(chǎn)生（轉(zhuǎn)捩）、維持和演化起著重要作用。因此,研究湍流可以從以下兩個方面展開,首先主要是給出渦和相干結(jié)構(gòu)的明確和普遍接受的定義,借助于明確的渦定義形成對湍流結(jié)構(gòu)清楚的認(rèn)識。然后進(jìn)一步研究了解渦的動力學(xué)特性及其與湍流的關(guān)系,本文主要工作和研究成果如下:（1）在劉超群等人提出的Liutex渦識別方法的基礎(chǔ)上,從速度梯度張量的一種特殊（轉(zhuǎn)置）Schur形式出發(fā),導(dǎo)出了計算Liutex矢量的一個簡單而明確的表達(dá)式,大大簡化了 Liutex的實現(xiàn)過程,有助于Liutex概念在湍流研究中的應(yīng)用。（2）分析Liutex的動力學(xué)特性。在平板邊界層的DNS計算結(jié)果達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后,記錄邊界層內(nèi)不同流動狀態(tài)位置的Liutex、Q、Vorticity以及速度脈動隨時間步的變化,對各變量進(jìn)行頻譜分析以及湍動能譜分析,得出以下結(jié)論:Liutex的頻率譜和波數(shù)譜幾乎完全遵循-5/3定律,而渦量以及其他渦識別方法,偏離任何階次的冪數(shù)律。此外,湍動能譜僅在在較小的頻率范圍內(nèi)與-5/3定律略有吻合。這種明顯的Liutex相似... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１后掠翼的失穩(wěn)機理．??

Ｇ６ｒｔｌｅｒ？渦的形??式出現(xiàn)。??ＴＳ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ??Ｃｒｏｓｓ?－ｆｌｏｗ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ??ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?????Ｌｅａｄｉｎｇ?ｅｄｇｅ?ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ?＝??Ｖｏｒｔｅｘ?ｓｔｒｅｔｃｈｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ?—?＾??３－Ｄ?ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ?ＴＳ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?３－Ｄ?ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ??ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?Ｃｒｏｓｓ－ｆｌｏｗ?ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ｉｎｓｔａｂｄｉｔｙ??圖１．１后掠翼的失穩(wěn)機理．??橫流失穩(wěn)發(fā)生在后掠面或旋轉(zhuǎn)盤的（順）壓力梯度區(qū)域。在邊界層外的無粘區(qū)，??后掠和壓力梯度的聯(lián)合作用使得在邊界層邊緣流線彎曲。在邊界層內(nèi)部，流向速度??減小，但壓力梯度不變。因此，向心加速度和壓力梯度之間的平衡性消失。這種不??平衡導(dǎo)致邊界層中的二次流動，稱為橫流，方向垂直于無粘流線的方向。三維剖面??和分解流向及橫流速度剖面如圖１．３所示。??？?＾?＿??ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ?（Ｚｔ）?＼??＼?＼?＼??＼?ｃｒｏｓｓｆｌｏｗ??＼?＼?Ｕｅｔ?＼?ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ?）一ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ??々?。�！�??／＇Ｖ?ｗａｌｌ?ｓｈｅａｒ??ＩＮＶＩ５ＣＩＤ?／?＼?＼??ＳＴＲＥＡＭＬＩＮＥｙ?＼?＼?Ｚ???／］，??—＾?＾??圖１．２．掠翼上無粘性流線的示意圖?圖１．３．后掠翼邊界層速度剖面??８??

浙江理工大學(xué)博士學(xué)位論文?Ｌｉｕｔｅｘ渦識別方法及翼型繞流轉(zhuǎn)捩研宄??并且后掠翼上的轉(zhuǎn)捩過程，明顯地不同于通常的流向不穩(wěn)定性。在前緣區(qū)域，表面??和下部流線都是高度彎曲的。壓力梯度以及后掠角的結(jié)合作用使得無粘流線發(fā)生??如圖１．３所示的彎曲。??１２－?１２－??？?ｔ?Ｉ?８??匕?？??ＩＤ?ＵＪ??Ｑ?Ｏ??＾?４?－?＾?４?－?／??）?＞?ｙ??〇?－—■－?＾Ｚ?＇??０．０?０．５?１．０?－０．０４?－０，０２?０．００??Ｓ�。遥牛粒停祝桑樱�?ＶＥＬＯＣＩＴＹ?ＣＲＯＳＳＦＬＯＷ?ＶＥＬＯＣＩＴＹ??圖１．４．流向和橫流速度的速度剖面（Ｒｅｅｄ丨９８８）??Ｒｅｅｄ?（?１９８８?）?％得到局部流向和橫流速度剖面定量計算結(jié)果如圖１．４所示。??兩個速度分量通過邊界層邊緣速度歸一化。橫流剖面顯示出一個拐點（已知的動態(tài)??不穩(wěn)定條件）引起所謂橫流渦，其軸為流向。這些橫流渦都沿著同一方向旋轉(zhuǎn)，并??且在沿其流向方向查看時，呈現(xiàn)出熟悉的“貓眼”形狀，如圖１．５所示。??圖１．５，橫流滿??Ｐｏｌｌ?（１９８５?）?＇的實驗工作集中在橫流穩(wěn)定性上，他指出偏航會破壞后掠圓柱??上的流動穩(wěn)定性，并且他從兩方面描述了這種不穩(wěn)定。第一個方面是通過表面蒸發(fā)??或油流技術(shù)顯示的可視化的固定擾動，這些擾動的特點是沿?zé)o粘流方向有規(guī)律的??間隔條紋，在轉(zhuǎn)捩位置形成鋸齒狀圖案。第二個方面是以大振幅、高頻諧波為形式??的頻率將近為ＩＫＺ非定常擾動。??Ｍｉｃｈｅｌ等人（１９８５?）?“在后掠翼模型上對橫流不穩(wěn)定性進(jìn)行了一些很好的實??驗。通過表面ｎｊ■視化技術(shù)顯示了與無粘流方向一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Determination of epsilon for Omega vortex identification method[J]. 董祥瑞,王義乾,陳小平,Yinlin Dong,張宇寧,Chaoqun Liu.  Journal of Hydrodynamics. 2018(04)
[2]三維邊界層內(nèi)定常橫流渦的感受性研究[J]. 沈露予,陸昌根.  物理學(xué)報. 2017(01)
[3]New omega vortex identification method[J]. ChaoQun Liu,YiQian Wang,Yong Yang,ZhiWei Duan.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(08)

博士論文
[1]基于邊界層轉(zhuǎn)捩直接數(shù)值模擬的湍流生成與維持機理研究[D]. 王義乾.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]三維邊界層流動失穩(wěn)與Bypass轉(zhuǎn)捩模式研究[D]. 徐國亮.清華大學(xué) 2011
[3]不可壓縮湍流大渦模擬研究[D]. 鄧小兵.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2008



本文編號：3121692