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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 140 毫秒
1.
施加了恒定热通量的竖直平板置于静止的均匀或线性分层流体中会在板壁上形成自然对流流 动. 它在达到稳态前将先历经起始和过渡两个阶段. 而表征其瞬时流动特征的主要参数是壁温、热边界层厚度、内层和外层速度边界层厚度、边界层内竖直方向的最大速度、以及层流边界层发展达到稳态所需的时间. 利用标度分析得到了均匀和线性分层低普郎特数(Pr<1)流体沿恒定热通量竖直平板的非稳态自然对流流动在各个发展阶段的标度关系.  相似文献   

2.
章绍能  胡开鑫 《力学学报》2021,53(5):1313-1323
液滴在温度分布不均的固壁面上产生的热毛细迁移广泛存在于微流控、喷墨印刷等应用中, 对其流动进行稳定性分析对液滴迁移的精准控制具有重要意义. 本文采用线性稳定性理论研究了附壁黏弹性液滴在热毛细迁移中的对流不稳定性, 得到了不同Prandtl数($Pr$)下的临界Marangoni数($Ma_{\rm c})$与弹性数的函数关系, 并分析了临界模态的流场和能量机制. 研究发现: 流体弹性激发了更多不稳定模态, 小$Pr$的临界模态为斜波和流向波, 而中高$Pr$的临界模态为斜波和展向稳态模态. 强弹性使得$Ma_{\rm c}$显著下降, 而弱弹性略微增强了流动稳定性. 在中$Pr$下, $Ma_{\rm c}$随$Pr$的增大而增大. 对于斜波模态, 扰动温度的振幅可存在于流场中间区域, 而其他两种模态的温度振幅只存在于自由表面上, 并且在高$Pr$下的流线分布几乎是对称的. 能量分析表明: 随着弹性数增大, 基本流做功由正变负; 在小$Pr$中, 扰动应力做功既可能耗散能量又可能提供能量; 在高$Pr$中, 基本流做功可忽略不计. 对于同向流向波, 扰动速度和扰动应力做功在垂直方向上均存在多次振荡. 将液滴迁移与热毛细液层进行对比发现, 由于基本流和边界条件的不同, 两者在临界模态和扰动流场中均存在较大差异.   相似文献   

3.
明渠流动若干特性初探   总被引:3,自引:0,他引:3  
刘兆存  李勇  金生 《力学季刊》2007,28(2):293-298
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.  相似文献   

4.
壁湍流边界层奇异标度律的实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
夏振炎  姜楠  王振东  舒玮 《实验力学》2005,20(4):532-538
采用热线风速仪对平板湍流边界层的流向速度进行测量,用速度结构函数研究不同尺度结构标度律的变化规律,结果显示小尺度区的概率密度曲线尾部明显偏离高斯型,说明高幅值间歇性事件占的份额较多;惯性子区的曲线向高斯型靠近,间歇性事件所占份额减少;大尺度结构的曲线趋于高斯型,间歇性事件所占份额最小。在耗散区、惯性子区和较大的尺度结构区存在大小不同的绝对标度指数,越靠近壁面这些区域的标度指数均越偏离p/3而逐渐变小。绝对标度指数与边界层位置有关,在缓冲层各阶标度指数与线性标度律偏差很大,显示较强的奇异性,当过渡到对数层及外区,标度指数逐渐增大,接近均匀各向同性湍流的状态。缓冲层、对数层及外区具有各异的绝对标度指数增长率,与各层的不同湍流结构特征和运动形式有关。  相似文献   

5.
赵伟  李万平 《力学学报》2007,39(1):23-36
利用高分辨率、高帧率PIV系统对湍流边界层中相干结构的多种空间尺度和边界层内SL 标度律在不同尺度下的具体表达形式进行了实验研究. 实验在两个动量损失厚度雷诺数 (Re_{\theta}=628.5和Re_{\theta}=1032.9)下测量平板湍流边界层中缓冲 层、对数区和外区的二维瞬时速度场. 应用 小波分析以及传统的统计学方法,在垂直于平板和平行于平板的平面内考察平板湍流边界层 中存在的相干结构的流向和展向尺度,并与已知的相干结构尺度实验结果进行了对比分析. 利用在动量损失厚度雷诺数628.5下测得的数据,对多种脉动结构(脉动速度结构等) 的空间关系及其标度律进行了研究. 第2项工作直接利用湍流边界层空间速度分布,对多种 流场尺度结构内部的She-Leveque(简称SL)标度律及自相似律进行了验证. 结果表明,各 单一流场尺度结构内部,流向脉动速度{\pmb u}'、法向脉动速度{\pmb v}'及 脉动涡分量\d {\pmb v}'/\d {\pmb x}的统计结构量均存在明显的标度律,标度 指数的形式与自相似律和SL标度律均非常吻合,只是常数随流场尺度的不同而不同, 且呈现一定的规律性. 但对于结构量的五阶矩随距离l的研究表明,自相似律和SL 标度律成立的范围并不完全一致,同时标度律成立的范围大小与流场尺度有明显关系.  相似文献   

6.
为了了解水平温度梯度作用时环形液池内的浮力-热毛细对流特性,利用 有限差分法进行了非稳态三维数值模拟,环形液池外壁被加热,半径为40 mm,内壁被冷却, 半径为20 mm,液池深度为3~17 mm,液池内流体为0.65cSt的硅油,其Pr数 为6.7. 模拟结果表明,当水平温度梯度较小时,流动为轴对称稳态流动,随着温度 梯度的增加,流动将会失去其稳定性,在浅的液池内(d=3mm),转化成三维振荡 流动,在深的液池内(d≥6mm),转化成三维稳定流动;模拟计算的 临界温差及表面温度分布图像与实验结果基本吻合.  相似文献   

7.
从实验和模拟计算两个方面,对涡旋波流场的速度矢量图和涡量进行了定量测试和综合分析,并对涡旋波流动与其特征影响参数之间的关系进行了研究。结果表明:涡旋波流动只在二维层流状态下产生,涡旋波形成后,Re数对旋涡尺寸的影响较小,涡量随Re数的增大而增大,但涡量不随时间的增加而单调增加。随着St数的减小,旋涡尺寸明显增大,涡量却随之减小。本文也对不同槽道内的涡旋波流场进行了数值模拟计算,进而确定了涡旋波流场的形成条件。  相似文献   

8.
张昊东  杨溢凡  李林烨  夏溪  齐飞 《力学学报》2023,(12):2706-2717
层流扩散火焰的闪烁是一种经典的火焰不稳定性现象,然而现阶段对其不稳定性模态及频率特性的研究尚不充分.文章利用高速摄影和粒子图像测速同步测量技术,对宽工况下准静态环境中的浮力主控和动量主控圆口射流扩散火焰的不稳定性及其频率进行了实验研究.实验发现,燃料射流流量增大会导致火焰失稳,所引起的闪烁现象可分为varicose模态和sinuous模态.流场测量结果表明,闪烁火焰的主要流动结构表现为分别位于火焰面内外的两个剪切层.火焰外剪切层卷起形成的大尺度环形涡的周期性产生、增长和脱落是导致火焰面周期性形变(即火焰闪烁)的原因.闪烁火焰具有准周期性,其流场具有统一的主频率,且该频率与火焰脉动频率一致,说明闪烁火焰在本质上是种整体流动不稳定性的体现.浮力主控火焰sinuous模态的频率比varicose模态高3 Hz左右,并且在燃料流量较大的工况下存在varicose和sinuous模态间的切换.浮力主控火焰的频率符合经典的1/2标度律,但不同模态对应着不同的标度律系数.动量主控火焰的频率显著偏离1/2标度率,且偏离程度随射流动量增加而增强.研究表明了流动不稳定性模态对于射流扩散火焰频率特性具有不可...  相似文献   

9.
本文报导了在一个既不连续又不可逆分段线性映象中,由“边界碰撞分岔”所导致之周期轨道的魔梯结构,及由此产生的V型阵发的特征,得到了绕数、李雅普诺夫指数和平均层流层相长度与控制参数的关系,以及重注入点分布的解析和数值结果。当控制参数ε→0时,绕数和李指数以1/1nε规律变化,而平均层流相长度却满足1nε标度律。本文所得结果与电张驰振子的实验结果很好地符合。  相似文献   

10.
《力学学报》2012,44(4)
采用五阶有限差分WENO格式直接模拟了高初始湍流Mach数的可压缩均匀各向同性湍流,主要分析了湍流的统计特性和压缩性的影响,包括能谱特征、激波串、耗散率、标度律等.研究表明,湍动能主要来自于速度场螺旋分量的贡献;各向同性湍流的小尺度脉动对压缩性更为敏感,并且压缩性的增强加快了湍流大尺度脉动向小尺度脉动的湍动能输运;随着湍流Mach数的升高,胀量(压缩)耗散率所占比率也显著增长.标度律分析表明,强可压缩湍流的横向速度结构函数仍然具有扩展自相似性;当阶数较高(p≥5)时,纵向速度结构函数的扩展自相似性则不再成立.对于压缩性较弱的湍流,与不可压缩湍流一致,横向湍流脉动的间歇性要强于纵向湍流脉动;而对于强可压缩湍流,纵向湍流脉动的间歇性要强于横向湍流脉动.  相似文献   

11.
Abstract

In this study, we investigate the dynamic scaling laws of geometrically similitude models and systems for predicting their vibration characteristics accurately. A determination method of scaling laws based on least square method for calculating weighted powers of scaling factors is proposed for the first time. Taking geometric parameters as input (design) parameters and vibration characteristics parameters as output parameters, the weighted powers of scaling factors are calculated by least squares similitude method (LSSM) with several design models, and then scaling factors of the output parameters are obtained by combining weighted powers and corresponding scaling factors. Applicability of the LSSM is verified in the following two cases with rectangular plate and rotor-bearing system that the stiffness of supports is taken into account. The vibration characteristics are calculated by using finite element method in MATLAB and compared with simulation analysis software ANSYS. As a result, stable weighted powers and good predictions are obtained for two cases.  相似文献   

12.
马威  方乐  邵亮  陆利蓬 《力学学报》2011,43(2):267-276
针对大涡模拟, 首先利用 EDQNM 能谱和传输谱理论, 在3种不同的过滤器下分别计算可 解尺度各向同性湍流的二阶、三阶结构函数标度律, 并通过速度差扭率验证了可解尺度湍流 的 ESS 理论. 研究了该可解尺度湍流标度律及速度差扭率与多个因素的关系, 这些因素包 括: 两点距离与过滤尺度的比、大涡模拟雷诺数和过滤器类型. 结果显示, 当两点距离位于 过滤尺度量级时或大涡模拟雷诺数较小时, 可解尺度标度律与未过滤流场的标度律相差很大 进而必须加以修正, 而且可解尺度流场也不再总是满足 ESS 理论进而对应的速度差扭率也需 要修正. 然后通过3个例子介绍了这些结果在大涡模拟亚格子模型中的应用.  相似文献   

13.
To overcome the difficulty in the DNS of compressible turbulence at high turbulent Mach number, a new difference scheme called GVC8 is developed. We have succeeded in the direct numerical simulation of decaying compressible turbulence up to turbulent Mach number 0.95. The statistical quantities thus obtained at lower turbulent Mach number agree well with those from previous authors with the same initial conditions, but they are limited to simulate at lower turbulent Mach numbers due to the so‐called start‐up problem. The energy spectrum and coherent structure of compressible turbulent flow are analysed. The scaling law of compressible turbulence is studied. The computed results indicate that the extended self‐similarity holds in decaying compressible turbulence despite the occurrence of shocklets, and compressibility has little effects on relative scaling exponents when turbulent Mach number is not very high. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

14.
A new extended inner scaling is proposed for the wall layer of wall-bounded flows under the influence of both wall shear stress and streamwise pressure gradient. This scaling avoids problems of the classical wall coordinates close to flow separation and reattachment. Based on the proposed extended velocity and length scales a universal nondimensional family of velocity profiles is derived for the viscous region in the vicinity of a wall that depend on wall distance and a parameter α quantifying the importance of the streamwise pressure gradient with respect to the wall shear stress in the momentum balance. The performance of the proposed extended scaling is investigated in two different flow fields, a separating and reattaching turbulent boundary layer and a turbulent flow over a periodic arrangement of smoothly contoured hills. Both flows are results of highly resolved direct numerical simulation (DNS). The results show that the viscous assumptions are valid up to about two extended wall units. If the profiles are scaled by the extended inner coordinates, they seem to behave in a universal way. This gives rise to the hope that a universal behavior of velocity profiles can be found in the proposed extended inner coordinates even beyond the validity of the extended viscous law of the wall.   相似文献   

15.
计算效率是制约工程尺度大规模颗粒系统离散元计算发展的重要因素,现有的粗粒化处理方法局限于特定应用并且缺少一般的理论依据。本文采用量纲分析方法,描述了在精确缩尺系统中各物理量应当满足的缩放定律;通过在粗粒化系统和原始系统的代表性体积单元之间建立质量、动量和能量的近似守恒关系,采用多尺度的描述方法得到了粗粒化系统与原始系统之间宏观和细观两种不同尺度的缩放关系,即双尺度粗粒化模型;精确缩尺系统中得到的缩放定律及离散元接触模型处理方法,完全适用于粗粒化系统中细观颗粒层面相关物理量的缩放,通过筒仓侧壁压力和休止角两个算例对精确缩尺模型在粗粒化系统中的有效性进行了验证。  相似文献   

16.
This study investigates the determination approach of distorted scaling laws for predicting the dynamic characteristic of an aero engine’s blisk. Based on the dynamic scaling laws of typical thin-walled structures, an assumption of geometrically complete scaling laws is firstly proposed and numerically validated. For distorted models of disk thickness, in order to simplify the design procedure, a simplification condition is proposed and applied to the first 10 orders’ distorted scaling laws (blade-dominated vibrations) by combining sensitivity analysis. Next, the 11th–14th orders’ distorted scaling laws are determined for disk-dominated vibrations. Numerical validation demonstrates that distorted scaling laws possess a good accuracy. Finally, the applicability of these new scaling laws is validated by the experimental data. The results indicate that, by using the new scaling laws, the simple models can predict vibration characteristics of blisk by employing similitude models.  相似文献   

17.
We report multitude scaling laws for isotropic fully developed decaying turbulence through group theoretic method employing on the spectral equations both for modelling and without any modelling of nonlinear energy transfer. For modelling, besides the existence of classical power law scalings, an exponential decay of turbulent energy in time is obtained subject to exponentially decaying integral length scale at infinite Reynolds number limit. For the transfer without modelling, at finite Reynolds number, in addition to general power law decay of turbulence intensity with integral length scale growing as a square root of time, an exponential decay of energy in time is explored when integral length scale remains constant. Both the power and exponential decaying laws of energy agree to the theoretical results of George (1992), George and Wang (2009) and experimental results of fractal grid generated turbulence by Hurst and Vassilicos (2007). At infinite Reynolds number limit, a general power law scaling is obtained from which all classical scaling laws are recovered. Further, in this limit, turbulence exhibits a general exponential decaying law of energy with exponential decaying integral length scale depending on two scaling group parameters. The role of symmetry group parameters on turbulence dynamics is discussed in this study.  相似文献   

18.
在非平衡流相似律现有研究成果的基础上,通过对化学反应特征时间、具体流场区 域热化学状态、辐射输运方程的分析,并结合若干典型算例,讨论双体碰撞反应的非 平衡尺度效应模拟参数ρ∞L对高空高超声速飞行器全流场适用的条件.结果表明,当模拟参数ρ∞L值低于一定范围时, 在高超声速流场非平衡区中离解非平衡起主导作用,此时模拟参数 ρ∞L不仅对全流场的无量纲参数分布有效,而且对流场电离特性、模型气动热特性、分子光谱范围的驻 点辐射谱强度都是有效的.模拟参数ρ∞L的有效性与自由流速度、不同类物理量和流场不同区域均相关: 当自由流速度增加时, 对全场有效的ρ∞L要求ρ∞L 值减小;与无量纲压力、密度和温度相比, 对化学组元特别是离子组元分布有效的ρ∞L所要求的ρ∞L 值更小; 与模型头部区相比, 在身部区有效的ρ∞L所要求的ρ∞L值更小.  相似文献   

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