本文回顧了渦定義和渦識別方法的發(fā)展歷史,著重介紹了作者UTA（University of Texas at Arlington）團隊及其合作者在渦科學(xué)和湍流研究的一些最新學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果。UTA團隊發(fā)現(xiàn)了可以定量描述流體剛性轉(zhuǎn)動部分的物理量——Liutex向量,其主要思想是把流體剛性轉(zhuǎn)動從流體運動中提取出來,進而用Liutex來定義和識別渦結(jié)構(gòu),并已在廣泛應(yīng)用中證明了其作為渦識別方法的優(yōu)越性�；贚iutex向量可以進一步研究渦量分解、速度梯度張量分解、流體運動分解、湍流結(jié)構(gòu)、湍流生成機理以及旋渦的科學(xué)識別,為流體運動學(xué)的發(fā)展開辟了廣闊的研究空間。區(qū)別于第一代渦識別方法和第二代渦識別方法,Liutex是一個向量,其方向代表當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)軸,大小代表當(dāng)?shù)亓黧w剛性旋轉(zhuǎn)角速度的二倍。本文詳細介紹了基于Liutex向量的第三代渦的定義和識別方法,包括Liutex等值面、Liutex-Omega等值面、Liutex向量線、Liutex渦核線、以及最新發(fā)現(xiàn)的中低雷諾數(shù)湍流邊界層中的Liutex-5/3冪次相似律,其發(fā)現(xiàn)很大程度上擴大了傳統(tǒng)湍流能譜冪次律的適用范圍,對建立湍流模型具有重要意義。 

【文章來源】：空氣動力學(xué)學(xué)報. 2020,38(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：20 頁

【部分圖文】：

二維渠道層流（渦量大但沒有旋渦或者流體轉(zhuǎn)動）

具體到湍流流動中，Robinson[4]在1991年就報道湍流邊界層中，尤其是在壁面附近，渦量與渦的相關(guān)性相當(dāng)微弱。Wang和Liu[5]也在邊界層轉(zhuǎn)捩的DNS計算中發(fā)現(xiàn)，Λ渦在渦核處渦量較小，在渦核外反而渦量較大（見圖2）。另外，圖3給出穿過Λ渦的渦量線和渦結(jié)構(gòu)分布，可以看到無論是方向還是大小，二者都分道揚鑣。根據(jù)以上分析和例證，還有無數(shù)工程技術(shù)研究人員的報告，都表明不能用渦量（Vorticity）來代表渦或者捕捉渦結(jié)構(gòu)。當(dāng)然他們加了一些限制條件比如理想正壓體積力有勢等，但渦動力學(xué)主要用來研究湍流，理想流體還有什么湍流？結(jié)果學(xué)生基本上一致誤認為Vortex就是Vorticity。顯然基于渦量的第一代渦識別方法來代表或者捕捉渦結(jié)構(gòu)是不合適的。圖3 Λ渦及穿過渦核的渦量線分布[11]

Λ渦及穿過渦核的渦量線分布[11]

【參考文獻】：
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]New omega vortex identification method[J]. ChaoQun Liu,YiQian Wang,Yong Yang,ZhiWei Duan.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(08)



本文編號：3033471