發(fā)布時(shí)間：2022-02-27 08:17

　　旋轉(zhuǎn)參考系中的壁湍流流動(dòng)廣泛存在于自然界與工程問(wèn)題中。湍流中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)湍流的產(chǎn)生、維持和發(fā)展起著關(guān)鍵作用。本文研究了展向旋轉(zhuǎn)和流向旋轉(zhuǎn)對(duì)槽道湍流的影響,尤其關(guān)注流動(dòng)中的大、小尺度渦結(jié)構(gòu)。對(duì)旋轉(zhuǎn)方管內(nèi)的湍流流動(dòng)也進(jìn)行了模擬,研究了二次流形態(tài)隨旋轉(zhuǎn)數(shù)演變的過(guò)程。主要研究工作及成果如下:（1）研究了雷諾數(shù)為2800、7000和20000時(shí)展向旋轉(zhuǎn)槽道湍流中科氏力和Taylor-G?rtler渦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TG渦）對(duì)湍流近壁結(jié)構(gòu)的影響。本文考察了湍流強(qiáng)度和近壁低速條帶在TG渦不同區(qū)域中的分布,發(fā)現(xiàn)湍流在TG渦相對(duì)于壓力面的上洗側(cè)增強(qiáng)而在下洗側(cè)減弱。通過(guò)分析渦量輸運(yùn)方程,發(fā)現(xiàn)TG渦引起的法向拉伸作用和科氏力帶來(lái)的流向力矩效應(yīng)是產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。隨著雷諾數(shù)的提高,TG渦和科氏力的影響減弱。（2）研究了流向旋轉(zhuǎn)槽道湍流中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。采用條件統(tǒng)計(jì)方法提取了近壁準(zhǔn)流向渦,驗(yàn)證了流向旋轉(zhuǎn)對(duì)其的影響,即與槽道同向旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)流向渦被增強(qiáng),反向旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)流向渦被抑制。提取了流場(chǎng)中沿流向拉長(zhǎng)的大尺度渦結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)其中與槽道同向旋轉(zhuǎn)的大尺度渦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在上下半槽內(nèi)且沿展向傾斜,而反向旋轉(zhuǎn)的大尺度渦結(jié)構(gòu)則出現(xiàn)在槽道中心區(qū)。... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景與意義
    1.2 展向旋轉(zhuǎn)槽道湍流研究現(xiàn)狀
    1.3 流向旋轉(zhuǎn)槽道湍流研究現(xiàn)狀
    1.4 旋轉(zhuǎn)方管湍流研究現(xiàn)狀
    1.5 論文的主要工作
第2章 物理模型與數(shù)值方法
    2.1 物理模型與控制方程
    2.2 動(dòng)力Smagorinsky模式
    2.3 槽道湍流的譜方法
    2.4 方管湍流的譜元法
    2.5 時(shí)間分裂法
第3章 展向旋轉(zhuǎn)對(duì)槽道湍流近壁流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響
    3.1 計(jì)算參數(shù)與統(tǒng)計(jì)方法
        3.1.1 計(jì)算參數(shù)設(shè)置
        3.1.2 條件統(tǒng)計(jì)
    3.2 瞬時(shí)場(chǎng)與平均場(chǎng)
    3.3 條帶統(tǒng)計(jì)結(jié)果
    3.4 速度脈動(dòng)與渦量脈動(dòng)
    3.5 脈動(dòng)渦量動(dòng)力學(xué)分析
    3.6 算例Z3H吸力側(cè)的準(zhǔn)周期性現(xiàn)象
    3.7 本章小結(jié)
第4章 流向旋轉(zhuǎn)槽道湍流中的相干結(jié)構(gòu)
    4.1 計(jì)算設(shè)置
    4.2 統(tǒng)計(jì)量
    4.3 近壁準(zhǔn)流向渦
    4.4 大尺度結(jié)構(gòu)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 旋轉(zhuǎn)方管湍流
    5.1 計(jì)算設(shè)置與驗(yàn)證
    5.2 統(tǒng)計(jì)結(jié)果
        5.2.1 平均場(chǎng)與湍流強(qiáng)度
        5.2.2 附加渦
        5.2.3 與展向旋轉(zhuǎn)槽道的對(duì)比
    5.3 平均動(dòng)量方程平衡分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]On hairpin vortex generation from near-wall streamwise vortices[J]. Yinshan Wang,Weixi Huang,Chunxiao Xu.  Acta Mechanica Sinica. 2015(02)

博士論文
[1]旋轉(zhuǎn)槽道湍流流動(dòng)及熱特性和大渦模擬模式研究[D]. 楊子軒.清華大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3645138