用局部平均速度结构函数检测湍流边界层多尺度相干结构

测量风洞中平板湍流边界层不同法向位置的流向速度时间序列信号,提出了基于局部多尺度平均意义的湍流多尺度局部平均结构函数的概念,以描述湍流多尺度结构的伸缩变形和相对运动;基于多尺度局部平均结构函数的概念与Harr子波变换的一致性,提出了用湍流多尺度局部平均结构函数的平坦因子检测湍流边界层多尺度相干结构及其间歇性的检测方法,提取近壁区域不同法向位置处多尺度相干结构的条件相位平均波形,以研究多尺度相干结构猝发的动力学过程及其对湍流统计性质的影响．     

湍动尺度的模糊聚类分析

湍流运动可看成是大小不同尺度的涡体运动的叠加.定量地确定湍动尺度的分类,对于更好地描述不同尺度的涡体运动,探讨不同尺度涡体之间的相互作用,建立较好的湍流模式都具有重要的意义. 对事物按一定要求进行分类的数学方法,叫做聚类分析.由于湍动尺度的分类具有一定程度的模糊性,因而本文采用模糊聚类的方法,对壁面光滑及租糙两种边界条件下的湍动尺度进行了分类,并对各类结构的特性及其相互作用进行了探讨.     

湍流相干结构的机理研究(Ⅱ)─粗糙壁边界层相干结构的物理模型*

本文主要分析了粗糙壁面相干结构的特性以及与光滑壁面相干结构的区别,讨论了从光滑壁到粗糙壁过渡的问题,在此基础上建立了粗糙壁面相干结构的物理模型,从理论上得到了慢条宽度、猝发时间等物理量与动量厚度雷诺数的关系,其结果与实验结果是相符合的.     

湍流相干结构的机理研究（Ⅱ）——粗糙壁边界层相干结构的物理模型

本文主要分析了粗糙壁面相干结构的特性以及与光滑壁面相干结构的区别，讨论了从光滑壁到粗糙壁过渡的问题，在此基础上建立了粗糙壁面相干结构的物理模型，从理论上得到了慢条宽度、猝发时间等物理量与动量厚度雷诺数的关系，其结果与实验结果是相符合的。     

浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构

采用RNG湍流模型对浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构进行了详细的数值研究．分析了冲击区滞止点上游壁面涡结构和近区Scarf涡结构的尺度、形成机理和演化特征．计算得到了上游壁面涡的特征尺度,结果表明上游壁面涡具有高度的三维性,其特征尺度依赖于流速比和环境水深．近区Sarf涡结构对横流冲击射流的横向浓度分布具有重要的影响．当流速比相对较小时,在底层壁射流与环境横流的横向边界附近出现明显的高浓度聚集现象,计算结果表明Scarf涡结构对这一高浓度聚集区的形成起主导作用．     

湍流边界层底层相干结构的一个理论模型*

本文采用非线性稳定性分析方法,研究了湍流边界层底层相干结干结构的成因.计算得到的增长最快的不稳定波的展向尺度与纵向尺度都与实验相符.这一分析的特点是采用了不同于湍流平均速度剖面的更合理的速度剖面作为稳定性分析的基础,并采用了新的非线性理论.文中结果有助于理解湍流边界层底层相干结构的拟有序现象.     

压力梯度对湍流边界层相干结构的影响

利用流动稳定性理论中一般共振三波的概念,对有压力梯度湍流边界层的相干结构进行研究。通过计算得出顺压梯度能够抑制相干结构的产生和发展,而逆压梯度对之有激励和促进的作用。此外,与无压力梯度相比,相干结构的尺度、形状以及传播速度等都已改变,理论分析所得变化趋势与实验结果相一致。计算流向涡对无量纲环量差概率密度分布曲线发现逆压梯度下流向涡对较无压梯度更趋于对称。     

湍流边界层近壁区相干结构起因的研究

利用流动稳定性理论中的一般共振三波的概念,提出了一种湍流边界层近壁区相干结构产生机理的理论模型。由此所得的相干结构的空间形态,展向尺度,传播速度等都与数值模拟所得结果相近。特别是计算了多数是不对称的各种流向涡对环量差的概率密度分布曲线,得到了与数值模拟结果相比基本满意的结果。     

壁面加热湍流耗散率标度指数测量的实验研究

对中等雷诺数下壁面常温和壁面加热的平板湍流边界层中速度和温度粗粒化的耗散率结构函数标度指数进行了实验测量.用热线风速仪测量了风洞中壁面常温和加热的平板湍流边界层中不同法向位置的流向速度分量和温度的时间序列信号,研究了由于湍流边界层近壁区域相干结构的存在而导致的非各向同性、非均匀性对湍流耗散率结构函数标度指数的影响,研究发现,中等雷诺数下壁面加热的边界条件和剪切湍流的平均速度梯度对速度和温度耗散率结构函数的标度指数没有影响,均匀各向同性湍流的耗散率结构函数标度指数的层次结构模型对壁面加热平板湍流边界层的速度和温度耗散率结构函数的标度指数也是适用的.     

湍流边界层外区扰动激发近壁区相干结构的一种机制

应用直接数值模拟的方法,研究了湍流边界层近壁区由于外区扰动的作用而导致相干结构产生的问题．结果表明:在湍流边界层近壁区的上边界存在的速度扰动,可以在近壁区内激发出相干结构,从而完善了单个相干结构的理论模型．     

FENE-P流体混合层中拟序结构的研究

采用FENE-P模型对高雷诺数下二维粘弹性混合过程中拟序结构的演变进行了数值研究.由于对聚合物应力场采用了适当的滤波措施,得到了较AH更宽参数范围内FENE-P流体混合层流场中拟序结构的运动特性,计算结果表明:在流场中加入聚合物,基波和次谐波的发展受到抑制,涡量扩散加强,减慢了配对时两涡核的旋转运动,这种影响随Weissenberg数的增大而减小,但却随参数b的增大而加强.另外,与相同溶液粘度下的牛顿流体相比,配对过程中涡量完全合并的时刻延迟了.     

Dynamics of flow near a separation point

Dynamical behavior of a boundary layer separation is studied using the experimental approach. The dynamical nature of the phenomenon is demonstrated on a simple case of a flat–plate boundary layer in adverse pressure gradient. The Time–Resolved PIV technique was utilized for monitoring instantaneous structure of the separation region and its time development. Distinctive coherent structures and their dynamical behavior were identified using the Proper Orthogonal Decomposition method. (© 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

板梁组合结构可靠性分析的随机边界元法

本文用随机边界元法分析了随机荷载作用下具有随机边界条件的正交各向异性板、梁组合结构的可靠性.文中首先给出正交各向异性板、梁组合结构的边界积分方程,进而基于随机边界元法建立了随机结构可靠性分析方法和得到用于计算正交各向异性板、梁组合结构可靠性指标的公式.算例表明了本文方法的有效性.     

层状复合材料结构边缘效应数值分析*

为进一步探讨层状复合材料结构边缘效应,我们引用了数值-摄动法,它是基于合成展开和改进的最小二乘加权余量法之耦合.为突出边缘效应,我们着重讨论“边界层”区内的解即所谓内部解.作为例子讨论了两层和四层对称铺设层合结构.     

The heat transfer problem in the wall region of a turbulent boundary layer

The problem of heat transfer in the wall region of a turbulent boundary layer has been investigated. The resonant triad in the theory of hydrodynamic stability was used to obtain the velocity field induced by the coherent structures in the wall region of the turbulent boundary layer, while the small scale turbulence was represented by a simple model. By such a new approach of modeling, the 3-D temperature field is calculated, the mean temperature profile in the wall region and the Nusselt number characterizing the heat flux, which was found to be in good agreement with the experimental observations are obtained. The instantaneous temperature field had streaky structures, thus offering a mechanism for their generation found in numerical simulations. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 19132011).     

Modeling of individual coherent structures in wall region of a turbulent boundary layer

Models for individual coherent structures in the wall region of a turbulent boundary layer are proposed. Method of numerical simulations is used to follow the evolution of the structures. It is found that the proposed model does bear many features of coherent structures found in experiments.     

集成结构振动主动控制和抑制

采用一种新的压电板单元,建立了含有分布压电传感元件和执行元件的集成结构的有限元动力模型。研究了这种集成结构在常增益负速度反馈控制规律作用下,振动的主动控制与抑制的问题,并提出了集成结构振动主动控制和抑制的一般方法。最后,提供了数值示例,说明本文提出方法的有效性。     

湍流相干结构机理研究(Ⅰ)──光滑壁边界层相干结构的物理模型*

本文主要讨论了光滑壁边界层相干结构的特性,建立了这种相干结构的物理模型,从理论上得到慢条宽度、猝发时间等物理量与动量厚度雷诺数的关系,其结果与实验结果[3'4'5'7]是相吻合的。