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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 468 毫秒
1.
本文用拟谱方法对混合层二涡、三涡的合并规律进行了数值研究,分析了基波和交谐波之间相位差对涡合并过程的影响,并对此进行了解释。计算结果表明:二涡合并有配地和撕裂两种形式,且涡的完全通过撕裂合并的现象仅在相位差为π/2时出现;三涡合并有三种形式。通过计算可见,通过施加多级次谐波并改变它们之间的相位差可以主动控制拟序涡的发展和演变。  相似文献   

2.
本文采用三维离散涡方法对轴对称不可压射流进行了数值模拟。由于Re数的大小体现出流场方程中非线性项的相对强弱,所以文中研究了不同Re数对射流中拟序结构的影响。文中提出并运用了一种有效的涡增加技术以提高涡方法的分辨率和精度,描绘了射流中展向涡的空间和时间发展,细致研究了涡的卷起、配对与合并现象。结果说明,在高Re数即非线性项相对较大的范围内,轴对称射流的发展主要受大尺度拟序结构的支配,而粘性则抑制大涡的产生与发展;Re数越大,非线性越强,同一时刻流场中大涡的数量越多,发展越充分。计算结果和实验一致,对实际射流的控制有重要意义。  相似文献   

3.
圆柱尾迹涡的三维演化及结构特征   总被引:3,自引:0,他引:3  
武作兵  凌国灿 《力学学报》1993,25(3):264-275
应用无粘涡丝运动学理论和局部诱导近似(LIA)方法,以Lagrange观点跟踪涡丝在背景流场中运动,用数值方法研究了中等Re数(≈10~3)下圆柱分离尾迹中Kármán涡和涡辫区涡丝的三维演化的机制和动力学过程,及其结构特征。背景流场考虑为尾迹时间平均速度流场和Kármán涡街流场。初始展向小扰动为指数形式和谐波形式。结果指出:Kármán涡和涡辫区中的涡丝具有展向不稳定性,形成流向涡量。在尾迹的初期输运过程中,表现出有序的大、小尺度涡结构。并进一步分析了其产生的机理。  相似文献   

4.
采用大涡模拟方法和单方程亚格子模式对小尺度量进行模拟。研究了不同强度壁面射流激励对圆管内气相流动的影响,模拟结果给出了射流对瞬态拟序结构发展、时平均流向速度分布的影响。随着射流强度的增加,射流入口附近流体的回流现象增强。射流强度足够大时可以减小管壁处的切应力值,同时会减小壁面附近流动速度,这种速度分布会导致气体夹带颗粒的能力下降,从而在实际两相流动中容易造成壁面附近的气粒返混现象。  相似文献   

5.
混合层流动拟序结构的大涡模拟   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用大涡模拟方法对空间发展的二维平面混合层进行了数值模拟 ,动量方程采用分步投影法求解 ,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟 ,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解 ,同时求解了标志物输运方程以实现数值流场显示。模拟结果给出了混合层流动的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程 ,成功地模拟了混合层发展中的各种瞬态细节过程 ,如涡的卷起、增长 ,涡与涡之间的配对、合并过程 ,以及大涡破碎为小涡的级联过程 ,为各种以混合层流动为原型流动的射流、尾流等工业流动的控制和优化提供了理论基础。  相似文献   

6.
近距离下射流冲击平板PIV实验研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
运用时间分辨粒子成像测速系统(time-resolved particle image velocimetry, TR-PIV)对近距离下射流冲击平板时的流场进行了直接测量, 通过对两个正交的平面流场开展测量, 揭示了冲击距离和雷诺数对射流间隙内三维流动特征及涡系结构演化规律的影响. 结果表明: 射流间隙存在三种典型的涡系结构, 分别为双涡环模式、单涡环模式和卷吸模式, 但在大流量湍流状态下, 射流可能会冲破涡环, 形成随机的高速出流, 各流动模式的出现主要与射流流态及壁面约束作用有关. 运用涡量分析对三种典型涡系结构的能量传递和损失特性进行了比较. 结果表明: 近距离冲击时, 射流的能量通过涡环模式向外传递. 在双涡环模式下, 两个涡环的旋向相反, 端面的约束作用使得两个涡环都被严格约束在射流棒端面之内, 且一次涡环强度显著大于二次涡环强度. 最后, 运用本征正交分解方法对射流间隙内的流动模态及其能量分布进行了分析. 单涡和双涡模式前十阶模态分析结果表明: 能量脉动在较低阶时即以配对的模式出现, 这表明一次涡环与二次涡环均具有良好的对称性, 同时在双涡模式中, 一次涡环是占主导作用的大尺度流动结构. 卷吸模式的前三阶模态分析表明: 射流的能量集中在射流上游, 能量随紊动扩散急剧衰减.   相似文献   

7.
等离子体激励器诱导射流的湍流特性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
张鑫  黄勇  阳鹏宇  唐坤  李华星 《力学学报》2018,50(4):776-786
为了进一步掌握等离子体流动控制机理, 完善等离子体激励器数学模型, 提升等离子体激励器扰动能力, 采用粒子图像测速技术, 在静止空气下开展了介质阻挡放电等离子体激励器诱导射流特性研究. 实验时, 将非对称布局激励器布置在平板模型上, 随后将带有激励器的模型放置在有机玻璃箱内, 从而避免环境气流对测试结果的影响. 基于激励器诱导流场, 分析了激励电压对诱导射流特性的影响, 揭示了较高电压下诱导射流近壁区的拟序结构, 获得了卷起涡、二次涡等拟序结构的演化发展过程, 计算了卷起涡脱落频率, 阐述了卷起涡与启动涡的区别, 初步探索了卷起涡的耗散机制. 结果表明: (1)层流射流不能完全概括等离子体诱导射流特性, 激励电压是影响射流特性的重要参数. 当电压较低时, 诱导射流为层流射流; 当电压较高时, 诱导射流的雷诺数提高, 射流剪切层不稳定, 层流射流逐渐发展为湍流射流. (2)等离子体诱导湍流射流包含着卷起涡、二次涡等拟序结构; 在固定电压下, 这些涡结构存在恒定的卷起频率. (3)当激励电压较高时, 流动不稳定使得卷起涡发生了拉伸、变形, 引起了流场湍动能增大, 从而加速了卷起涡的耗散. 研究结果为全面认识激励器射流特性, 进一步挖掘激励器卷吸掺混能力, 提升激励器控制能力积累基础.   相似文献   

8.
运用数值方法,模拟出展向分布的同向倾斜微型射流列与平板湍流边界层相互作用形成流向涡列的流场结构,验证了利用其来对湍流边界层进行控制的可能性.随射流间距减小,流向涡列控制作用流向渗透能力增强,但作用区域减小;随射流速度提高,流向涡列控制作用增强,但过大的射流速度反而会导致流向涡列在局部区域内控制作用的下降;随射流俯仰角减小、倾斜角增大,流向涡列初始控制作用增强,但过小的俯仰角、过大的倾斜角会导致流向涡列流向控制区域明显缩小.要保证流向涡列具有较强的湍流边界层控制作用,必须通过合理配置射流列各主要参数,在保证各流向涡具有一定强度的同时,还要确保各流向涡在形成时部分嵌入边界层内部.  相似文献   

9.
圆湍射流拟序结构研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
圆湍射流拟序结构的实验研究,经历了流场显示定性观测、热线、激光单点测量、数字图像等方法全流场定量测量以及当前三维演变机制的探讨。与此同时,静态激励和主动技术的拟序结构控制研究也获得了大量的成果。应用涡方法、直接数值模拟和大涡模拟等对圆湍射流拟序结构进行的数值模拟,在印证试验现象的同时,还进一步深入研究了拟序结构的输运特性、激发机制等相关内容。本文对上述进展进行了综述,以期为进一步开展湍射流的研究和应用提供依据。   相似文献   

10.
轴对称射流场涡结构的离散涡段方法研究   总被引:5,自引:1,他引:5  
林建忠  林江 《力学季刊》1999,20(2):148-155
本文用三维离散涡方法,模拟了轴对称圆射流涡结构的发展。  相似文献   

11.
 Hot-wire measurement and multi-smoke wire flow visualization method are employed to study vortex pairing in the jet column mode under two-frequency forcing with controlled initial phase differences. For the range of 0.3<St D <0.6, vortex pairing can be easily controlled by means of the fundamental and its subharmonic forcing with varying initial phase differences. As stable vortex pairing dominates, the variation of the subharmonic component with the initial phase difference changes from a sine shape to a cusp-like shape. The harmonics of the subharmonic also show similar trends. The detuning induces the amplitude and phase modulations of the u-signal in the time trace and the sideband growth in the spectra. The u-signal reflects the subharmonic variation with the initial phase difference in its envelope. For 0.6<St D <0.9, non-pairing advection of vortices due to improper phase difference is sometimes observed under single-frequency forcing. In this case, vortex pairing can be made to occur by the addition of a subharmonic with very small amplitude. As the initial level of this subharmonic is increased, the onset position of vortex pairing moves upstream. In this range, the initial phase difference is not an effective parameter in controlling vortex pairing. Received: 22 May 1997 / Accepted: 16 October 1997  相似文献   

12.
平面可压基频涡卷非线性演化行为数值研究   总被引:5,自引:1,他引:4  
采用高精度迎风/对称紧致混合差分算法,对可压自由剪切层转捩区中的几种典型展向大尺度涡作用型态进行了直接数值模拟,通过施加给定来流条件下的线性最不稳定黏性基频扰动及其亚谐扰动,以被动守恒标量技术给出了基频涡卷的饱和、撕裂、融合以及三涡对并等细节结构。分析显示,亚谐振动相差是促生基频涡卷不同非线性演化过程的重要因素之一,可对扰动量的发展变化,以及剪切层厚度和混合效率产生直接影响,计算结果同实验流动显示图像十分相似,表明了主导线性扰动的非线性耦合效应与一些实际涡作用行为间的内联系。  相似文献   

13.
Evolution of the near-field structures of a plane jet excited by temporal periodic disturbances with spanwise phase variations was investigated with stereoscopic particle image velocimetry. The three-dimensional vorticity distributions were reconstructed by using Taylor’s frozen field hypothesis. When ?, the temporal phase difference of disturbances in the spanwise direction was π; chain-link-fence type structures were formed. The $\Uplambda$ vortices in the chain-link-fence structures were then distorted into an $\Upomega$ shape, and the head of the vortex was detached and reconnects to form a vortex ring, or reconnects to the adjacent V-shaped vortices to form an A-shaped vortex. After the reconnection stage, the flow field was occupied by uniformly distributed fine scale eddies. Here, the overall turbulent kinetic energy and shear stress were suppressed, and the jet width was narrower than that of the unexcited case and other forced cases. In the case of ? = π/2, spanwise rollers and rib structures were formed near the nozzle exit after the first vortex pairing. However, further vortex pairing did not occur downstream, and the rate at which the jet widened was reduced.  相似文献   

14.
为了能够更好地了解不定源喷嘴(indeterminate origin nozzle)射流中的物理过程,本文应用平面激光诱导荧光技术对一个大尺度的水射流进行了实验研究。流场显示的实验结果表明不定源喷嘴在射流的剪切层引入了蘑菇形反向旋转的涡对。这些涡的矢量方向与射流方向相同或相反,被称为流向涡(streamwise vortex)。由于射流中存在开尔文-亥姆霍兹不稳定,每当一个横向涡(spanwise vortex,即涡的矢量方向与射流方向垂直)从喷嘴脱流时会产生瞬时的低压,该瞬时低压促使向内发展的流向涡对在喷嘴的凹槽处生成。这些涡对在向下游流动的过程中会重组并在喷嘴的尖峰面生成向外发展的涡对。这些流向涡极大地影响了射流的发展。流向涡与横向涡的相互作用促使射流更早地发展成为湍流。由于流向涡同时也在射流中引入了径向的剪切流动,因此导致了更多的湍流生成从而增强了射流与周围流体的混合。  相似文献   

15.
为了能够更好地了解不定源喷嘴(indeterminate origin nozzle)射流中的物理过程,本文应用平面激光诱导荧光技术对一个大尺度的水射流进行了实验研究。流场显示的实验结果表明不定源喷嘴在射流的剪切层引入了蘑菇形反向旋转的涡对。这些涡的矢量方向与射流方向相同或相反,被称为流向涡(streamwise vortex)。由于射流中存在开尔文一亥姆霍兹不稳定,每当一个横向涡(spanwisevortex,即涡的矢量方向与射流方向垂直)从喷嘴脱流时会产生瞬时的低压,该瞬时低压促使向内发展的流向涡对在喷嘴的凹槽处生成。这些涡对在向下游流动的过程中会重组并在喷嘴的尖峰面生成向外发展的涡对。这些流向涡极大地影响了射流的发展。流向涡与横向涡的相互作用促使射流更早地发展成为湍流。由于流向涡同时也在射流中引入了径向的剪切流动,因此导致了更多的湍流生成从而增强了射流与周围流体的混合。  相似文献   

16.
The disarrangement of a perturbed lattice of vortices was studied numerically. The basic state is an exponentially decaying, exact solution of the Navier-Stokes equations. Square arrays of vortices with even numbers of vortex cells along each side were perturbed and their evolution was investigated. Whether the energy in the perturbation grows somewhat before it decays or decays monotonically depends on the initial strength of the vortices of the basic state, the extent of lateral confinement and the structure of the perturbation. The critical condition for temporally local instability, i.e. the critical amplitude of the basic state that must be exceeded to allow energy transfer from the basic state to the perturbation, is discussed. In the strongly confined case of a square lattice of four vortices the appearance of enchancement of global rotation is the result of energy transfer from the basic state to a temporally local unstable mode. Energy is transferred from the basic state to larger-scaled structures (inverse cascade) only if the scales of the larger structures are inherently contained in the initial structure of the perturbation. The initial structure of the double array of vortices is not maintained except for a very special form of perturbation. The facts that large scales decay more slowly than small scales and that, when non-linearities are sufficiently strong, energy is transferred from one scale to another explain the differences in the disarrangement process for different initial strengths of the vortices of the basic state. The stronger vortices, i.e. the vortices perturbed in a manner that increases their strength, tend to dominate the weaker vortices. The pairing and subsequent merging (or capture) of vortices of like sense into larger-scale vortices are described in terms of peaks in the evolution of the square root of the palinstrophy divided by the enstrophy.  相似文献   

17.
用NS方程数值模拟了可压缩流向涡和激波轴对称相互作用现象。数值模拟包括定常和非定常两种情况,计算结果分别与相应的实验进行了比较,结果表明数值模拟成功地捕捉到了激波和旋涡相互作用过程中发生的激波波面变形,激波振荡,涡核变大以及激波波后出现驻点、回流区等流场特征。提出了判断流向涡与运动激波相互作用中旋涡破碎的准则。  相似文献   

18.
A numerical investigation of the structure of the vortical flowfield over delta wings at high angles of attack in longitudinal and with small sideslip angle is presented. Three-dimensional Navier-Stokes numerical simulations were carried out to predict the complex leeward-side flowfield characteristics that are dominated by the effect of the breakdown of the leading-edge vortices. The methods that analyze the flowfield structure quantitatively were given by using flowfield data from the computational results. In the region before the vortex breakdown, the vortex axes are approximated as being straight line. As the angle of attack increases, the vortex axes are closer to the root chord, and farther away from the wing surface. Along the vortex axes, as the adverse pressure gradients occur, the axial velocity decreases, that is, A is negativee, so the vortex is unstable, and it is possible to breakdown. The occurrence of the breakdown results in the instability of lateral motion for a delta wing, and the lateral moment diverges after a small perturbation occurs at high angles of attack. However, after a critical angle of attack is reached the vortices breakdown completely at the wing apex, and the instability resulting from the vortex breakdown disappears.  相似文献   

19.
入射涡与圆柱相互作用的数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
尹协远  陶锋  童秉纲 《力学学报》1992,24(2):223-228
本文用快速涡方法对入射涡与圆柱的相互作用进行了数值模拟,观察到了入射涡在圆柱表面上诱导的二次分离和三次分离现象。二次涡的产生,与入射涡配对,改变了它们的运动轨迹。二次涡是入射涡“回跳”现象的主要原因。本文还对不同入射涡强度及相互位置作了计算,并分析了不同参数对涡运动轨迹的影响。这些现象与涡的无粘圆柱绕流有着本质的差异。  相似文献   

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