雷诺数的物理意义不容质疑

<正> 从动力相似的角度引出雷诺数的一个物理解释Re～惯性力/粘性力 (1)多少年来,它有助于流体力学工作者了解不同雷诺数范围内的流动特性,并在动力相似的概念指导下,建立与运动方程相应的近似表达式,解决了精确方程无法求解的问题,正因为如此.中外的流体力学类的书中大都没有忘记提及,雷诺数的物理意义是惯性力与粘性力之比.本刊一九八九年第五期发表了“关于雷诺数物理意义的质疑”一文,笔者认为并非雷诺数物理意义的解     

对雷诺数与弗劳德数的再认识

<正> 雷诺数 Re 与弗劳德数 Fr 既是流动系统保持动力相似的相似准数,又是不同流动型态的判别数.对其物理意义的传统解释是     

雷诺数的物理意义不宜变更

<正> 本刊自1989年第5期以来,发表了《关于雷诺数物理意义的质疑》等4篇文章,就雷诺数的物理意义展开学术讨论.对此,我们也想谈一点认识.雷诺数的物理意义一般解释为“特征惯性力与特征粘性力之比”或“惯性力与粘性力之比”.我们认为,现行这个解释不宜变更.理由如下:     

雷诺数的物理意义仍可以讨论

<正> 雷诺数是流体力学中一个重要的动力学相似准则,它的引入为粘性流体流动的实验研究和理论分析提供了一个十分有力的工具。关于它的物理意义,在多数流体力学书中、解释为“惯性力与粘性力之比”或者为“特征的惯性力与特征的粘性力之比”.可事实上在不同的实际问题中,为反映不同研究对象的动力学特性,雷诺数中特征量的选择往往是不完全相同的,于是就存在着这样的问题:是否不管取什么样的特征量来组成雷诺数它都恰好是上述两种力的比值?上述对雷     

基于全局动态Vreman模型的复杂非定常湍流的大涡模拟

在湍流数值模拟方法中,大涡模拟方法可以提供丰富的大涡旋信息,已逐渐成为复杂湍流问题数值研究的重要方法。而大涡模拟中,最重要的一环是尽量准确地构建能反映流场物理本质特征的亚格子应力模型。基于该思想,将一种新型的大涡模拟亚格子应力模型-Vreman亚格子应力模型用于高雷诺数三维后台阶流动的求解,计算结果与实验结果进行对比分析结果较吻合,验证了该模型的可靠性。这是对该模型用于无任何均匀流动方向的高雷诺数复杂湍流非定常流动的首次检验,计算结果优于基于传统的Smagorinsky涡粘性的动态亚格子模型。     

多维SUPG格式不可压流动高精度算法研究

在传统流线迎风Petrov-Galerkin (SUPG)有限元法基础上,通过对稳定因子关键参数进行分析,提出了基于流向投影的最优特征高度参数确定方法,同时针对不可压流动引入变量分裂算法,发展了一种可用于高雷诺数不可压流动计算的高精度稳定化SUPG方法．详细地给出了三角形单元基于流向的最优特征高度确定方法的分析过程,并给出了基于分裂算法的有限元计算步骤和公式．采用该方法对典型的方腔拖曳、圆柱绕流流动问题进行了分析,在网格较稀疏,且雷诺数较大的情况下,依然可以得到稳定的计算结果,从而验证了该方法的稳定性、有效性,对实际工程应用具有积极的意义．     

明渠流动若干特性初探

解析定量计算了光滑边壁条件下明渠内部平均流和脉动流能量间的分配关系,得到了平均流粘性耗散能量、脉动流能量、脉动流取自平均流能量之间的关系表达式.分析了能谱的结构形式,从工程应用的角度初步勾勒了恒定流动光滑边壁条件下明渠内部能量分布的轮廓.讨论了壁面剪切流层内的流场结构和特性,研究了Navier-Stokes方程的标度变换等一些定量的指标,从标度和流速分布之间的相互关系入手,对这些指标及其间的相互关系进行了讨论.分析了二维平行壁面剪切流内部流动结构的机理和特性,指出能量传递和不同阶段的不同结构有关,能量耗散和扩散与共振和锁频密切相联系.从另一个角度阐释雷诺数的物理意义,以突出雷诺数和涡之间的关系,强调雷诺数是空间点和时间的函数.     

镜像对称顶盖驱动方腔内流过渡流临界特性研究

流场过渡流临界特性是指流场因流动状态改变而引起的流场物理特性变化. 如流动从定常演化为非定常周期性时, 流动处于过渡状态的物理性质. 它从根本上决定了流动演化模式和流场特性等物理规律, 对认清流动现象的形成机理有重要意义. 本文在之前腔体内流流场过渡流临界特性研究的基础上, 针对镜像对称顶盖驱动方腔内流开展数值模拟和流场稳定性分析研究, 捕捉各流动分岔点, 如Hopf流动分岔点和Neimark-Sacker流动分岔点等, 并揭示其对流场特性的影响; 分析流场演化模式, 随着雷诺数增大从定常状态依次演化为非定常周期性流动、准周期性流动和湍流; 揭示各种流动现象的形成机理, 如流动滞后、对称性破坏、能量级串等; 分析流场拓扑结构, 阐明流场镜像对称性和流场稳定性的关系. 本文研究成果有助于揭示该流场的物理特性, 进一步完善了内流流场特性的研究. 研究发现, 针对本文镜像对称方腔顶盖驱动内流, 流场稳定性的破坏总是以Hopf流动分岔点的出现而发生并且伴随着流场对称性的破坏; 流场演化模式符合经典的Ruelle-Takens模式; 流动从定常状态演化至非定常周期性流动时存在流动滞后现象.      

船用气水分离器惯性级流场分析及阻力特性研究

采用二阶全展开ETG有限元与大涡模拟（LES）相结合的算法，对120－20－35－3型船用气水分离器惯性级在不同雷诺数条下的流动进行了模拟，通过其中一组雷诺数条件下计算所得该实验件阻力系数与物理实验所得阻力系数相比较，确定出该雷诺数条件下采用大涡模拟时所需的亚格子应力模型常数，将该常数带入其它各组雷诺数条件下的计算中，并将计算结果与相同条件下的物理实验结果相比较，证实了该常数的通用性。该常数一经确定，对各雷诺数条件下的流场进行分析，结果反映出采用二阶全展开ETG有限元与大涡模拟（LES）相结合的算法可以捕捉到非常丰富的涡系及涡动的时变过程。在流场分析的基础上本文计算了该实验件内的能耗场，计算结果表明实验件内的能耗主要集中在大涡丰富的区段内。     

物理增强的流场深度学习建模与模拟方法

流体运动理论上可用Navier?Stokes方程描述, 但由于对流项带来的非线性, 仅在少数情况可求得方程解析解. 对于复杂工程流动问题, 数值模拟难以高效精准计算高雷诺数流场, 实验或现场测量难以获得流场丰富细节. 近年来, 人工智能技术快速发展, 深度学习等数据驱动技术可利用灵活网络结构, 借助高效优化算法, 获得对高维、非线性问题的强大逼近能力, 为研究流体力学计算方法带来新机遇. 有别于传统图像识别、自然语言处理等典型人工智能任务, 深度学习模型预测的流场需满足流体物理规律, 如Navier?Stokes方程、典型能谱等. 近期, 物理增强的流场深度学习建模与模拟方法快速发展, 正逐渐成为流体力学全新研究范式: 根据流体物理规律选取网络输入特征或设计网络架构的方法称为物理启发的深度学习方法, 直接将流体物理规律显式融入网络损失函数或网络架构的方法称为物理融合的深度学习方法. 研究内容涵盖流体力学降阶模型、流动控制方程求解领域.      

圆柱非定常运动初期旋涡运动

本文是在文[19]、[20]的基础上用离散涡模型与边界层理论相结合的方法研究高雷诺数圆柱非定常初期流动。计算了这一过程中的流动结构与旋涡运动过程。特别是关于二次涡、二次涡对的发生发展和影响。本文结果清楚地描述了在对称主涡变为不对称运动以前,柱后旋涡运动和流动结构所经历的复杂变化过程。结果与一些比较稳定的高雷诺数实验场显示结果相符。流动图象也十分相似。本文还给出了这一过程中分离点、物面流动特征及阻力系数随时间变化的耦合计算结果。边界层分离点、物面最小压力点及阻力系数的计算结果与一些数值解及实验结果是符合的。     

方腔双壁反向驱动流涡结构演化的数值模拟

采用微分求积法计算分析了不同雷诺数的二维方腔驱动流涡结构特性.数值模拟着重研究了雷诺数从0.01到1000变化对方腔双壁反向驱动流涡结构演化的影响,给出了涡演化过程的流型图和分叉图.结果表明,当雷诺数接近0时,腔内流动呈现对称的涡结构流型;随着雷诺数增加,子涡的大小和中心位置发生变化,鞍点始终位于方腔的中心,腔内流动形成非对称的斜扭流型;当雷诺数增大到某一临界值后,单一大涡占住整个方腔,大涡的形状变得更圆;如果雷诺数继续增加,方腔左上角和右下角同时出现二级涡,大涡中心始终位于方腔中心不变.     

基于涡流发生器的翼型失速流动控制及雷诺数效应影响研究

针对所设计的三角形涡流发生器开展用于翼型失速流动控制的风洞实验研究,重点讨论涡流发生器几何参数、方向角、安装位置及实验雷诺数等因素对翼型失速流动控制的影响。实验结果表明:涡流发生器作用下,在干净翼失速迎角后能够形成一个升力几乎不随迎角变化的相对稳定的高升力状态,抑制了失速流动的发生,与此同时阻力大幅下降;本文所设计的涡流发生器方向角过大时会削弱翼型失速流动控制的效果;同一涡流发生器作用下雷诺数过大其失速流动控制效果会急剧恶化,第一种涡流发生器控制翼型失速的雷诺数有效范围略宽于第二种涡流发生器。     

方形管道中湍流水流某些特征的激光多普勒法测量及其与圆形管道的对比

用激光多普勒测速法测量了雷诺数从4.76×10~3到4.76×10~4的矩形管道中的湍流水流。其结果与相同雷诺数时的圆形管道的流动就某些流动特征进行了对比。引人注目的是,在矩形管道内速度分布更“平坦”,且随雷诺数的增加而强烈地趋向更加均匀,湍流强度也比圆管流动的大得多。在横截面的中线上,对四种不同雷诺数所得的速度分布数据与普适的湍流速度外部定律有较好的符合。为了保持湍流的功率谱以及减小频带加宽,在测量仪器方面使用了某些技术。由Berman和Dunning所给出的有关速度梯度加宽的效应的式子也从本测量中得到了实验数据的支持。     

管风洞设计中的某些问题

管风洞构造简单,提高贮气压力较易。因为试验段气流驻点压力与贮气压力之比决定于贮气管道与喷管喉道面积之比。只要提高贮气压力就能提高试验段流动雷诺数。因此,小型设备也能达到足够高的雷诺数。如果结合低温技术,雷诺数还能进一步增加。     

高雷诺数流动的加罚有限元数值分析

在传统的伽辽金变分为有限元数值逼近思想的基础上，本文采用改进的加罚有限元法对粘性不可压缩紊流动进行数值计算。在高雷诺数流动时，为避免对流效应过强产生的数值计算的振荡，对标准权函数引入迎风修正项，同时采用雷诺数加载法，保证数值解的收敛性。在有限元方法离散过程中，采用有效的隐式压力－显式速度方式，以准确的速度场确保获得压力的稳定性。速度压力项选用不同阶次的插值函数。实践证明：当控制方法各对流项假扩散被     

雷诺数对三角翼绕流的影响

应用染色液流动显示技术研究了雷诺数对６０°尖前缘三角翼前缘涡破裂位置、背风面流动结构等的影响，并详细分析了背风面流动随攻角的变化．     

利用修正低雷诺数k—ε模型对管道分离流动的数值研究

采用适合于分离流的修正低雷诺数ｋ－ε模型对突扩园管中的流动进行了数值研究，重点是对近壁流动和再附着点附近流动的研究。从理论上证明了所采用的湍流模型既满足近壁渐进行为，又避免了在通过再附着点截面上μｔ恒为０的困难。和已有的实验数据比较表明，所采用的模型对再附点位置及其附近的流动预测能力优于普通低雷诺数ｋ－ε模型。     

介绍低雷诺数流体动力强干扰理论的一种新方法——多极子法

引言在化工、大气物理,特别是生物力学等领域中,时常需要讨论低雷诺数下在流体中悬浮粒子的运动和扩散。低雷诺数流动的一个显著特点是流场中的扰动衰减慢,因而传播得远,所以一般不 ...     

复合型紊流润滑理论模式的研究

对复合型紊流润滑理论模式和国际上通用的几种紊流润滑理论模式进行比较研究,针对纯Ｃｏｕｅｔｔｅ流动和兼有压力梯度与剪切运动的复杂流动２种流场,用各种紊流润滑模式进行计算分析,并与不同雷诺数下时均速度的现有试验数据对比,研究表明：与其它紊流模式比较,复合型紊流润滑模式能准确分析不同工况的流场,与试验数据最为吻合;在低雷诺数下,复合型紊流模式由于理论基础的坚实性,仍能很好地适用,当用于既有高雷诺数又有低