绕旋转圆柱流动涡尾流结构和临界状态特性

采用作者提出的基于区域分解，有限差分法与涡法杂交的数值方法，结合高阶隐式差分格式，和以修正的不完全ＬＵ分解为预处理器的共轭梯度法作求解器，系统地研究了雷诺数Ｒｅ＝１０００，旋转速度比α∈（０．５，３．２５）范围内，绕旋转圆柱从突然起到充分发展，长时间内尾流旋涡结构和阻力，升力系数的变化规律，计算所得流动图案与实验流场显示符合很好。数值试验证帝了临界状态的存在，并首次给出了临界状态时的旋涡结构特性。     

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。     

圆柱高雷诺数层流非定常运动初期流动

本文用离散涡位流理论与边界层理论相结合的方法,研究高雷诺数、不可压、层流情况下圆柱非定常运动的初期流动(圆柱由静止突然起动而后保持匀速运动),给出了柱后旋涡发展的详细过程;流场分布、边界层分离点及阻力等随时间的变化规律。本文耦合计算结果包含了流动过程中边界层、外流与近尾迹三者的相互作用。计算所得的旋涡发展与实验显示的图象十分相似,物面压力与速度分布合理,阻力计算与实验结果相符很好。在分离点耦合计算中将stratford方法应用到准定常边界层情况,计算方法简单结果也较满意。对于准定常变化前分离产生的离散涡,其脱落时间和初始位置,本文根据非定常M. R. S. 分离准则确定。文中还讨论了这些离散涡对柱后旋涡发展及流动的影响。     

圆柱绕流三维不稳定性的低维Galerkin法分析

利用低维Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法及Ｆｌｏｑｕｅｔ稳定性分析理论,计算分析了圆柱绕流的三维线性不稳定性．分析中构造了能较好描述尾迹区流动的周向基函数,建立了完备的合理的基函数组,改进了计算机算法．结果证实圆柱二维周期流对展向小扰动为不稳定的,正确地预计了出现三维长波不稳定性的临界雷诺数Ｒｅｃ＝１９０;扰动展向波长为λｃ一３．６ｄ．对雷诺数Ｒｅ为１８０,１９０两种工况下的圆柱三维绕流流场的计算进一步证实了这种流动的整体不稳定性．本文所预计的临界值比Ｎｏａｃｋ等人的结果更为精确,与Ｂａｒｋｌｅｙ等人的ＤＮＳ解一致,与Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ的实验相符．     

定常流作用于波浪形边界附近的圆柱上的水动力

本文介绍在水洞中做的作用于波浪形边界附近的水动力特性的实验研究。在基于圆柱模型直径的 R_c=10~4～1.9×10~4 范围内,测量了圆柱在波谷、波峰和不同距离上的阻力、升力脉动变化的频率。流谱显示实验揭示了尾流结构随距离-直径比 G/D 的变化情况及圆柱与边界相互作用的机制。     

Structure of Vortex Dislocations is a Wake—Type Flow

Structure and dynamical processes of vortex dislocations in a kind of wake-type flow are described clearly by vortex lines,which are directly constructed from data of three-dimensional direct numerical simulations of the flow evolution.     

钝体分离旋涡流动的区域分解、杂交数值模拟——Ⅰ.理论方法及其应用

为克服涡旋法不能精确预计物体附近小尺度流动结构的理论缺陷,减少高Reynolds数流动N-S方程差分解的困难,本文提出一种区域分解、杂交耦合N-S方程有限差分解及涡旋法的新的数值模型和理论方法.将流场分解为内外两区,在靠近物体表面、范围为O(R)的内区进行N-S方程有限差分解,外区作Lagrange-Euler涡旋法解,建立了分区流动的联结、耦合条件,给出了杂交耦合求解的数值计算方法.用本方法作了Re=10²,10³的圆柱绕流计算,考察了区域交界面位置变化时解的稳定性.与全场N-S方程解及实验结果的比较表明本文方法能精确预计流动分离及近场流动的详细结构,并可有效地计算流动的总体特性,且比全场N-S方程解显著节省机时和计算量.     

地转涡双时间尺度内解及其运动

本文在文献[1]基础上运用多重时间尺度(S/(gh_(00)~(1/2)及αS/(gh_(00)~(1/2))和空间尺度的渐近分析理论,给出了地转涡的内解结构和运动规律。证明了双时间尺度中,地转涡的首项涡核内解是与单时间尺度中的首项内解相等。一级解对短时间尺度变量的平均与单时间尺度分析所得的一级解相等。地转涡除了跟随背景流场一起运动外还作摆动运动。摆动的周期、振幅和偏移依赖于涡核结构及初始条件。涡心运动速度呈周期变化。首项运动速度对短时间尺度变量的平均与当地背景流场速度相等。     

二次涡与卡门涡形成过程

本文用离散涡位流理论与边界层理论相结合的方法,同时考虑到边界层及后剪切层分离的离散涡模型,研究并计算了圆柱非定常运动过程中二次涡的发生、发展与影响。研究了对称主涡发生运动不稳定性的直接原因和条件,分析卡门涡的形成过程。本文提出,在二次涡的影响下对称主涡从有涡量补充的非自由涡变为没有涡量补充的自由涡,这是对称主涡发生运动不稳定性的条件,在小扰动影响下可诱发成卡门涡。 本文考虑不可压、大雷诺数、层流情况。所得结果与流场显示结果十分相似。     

三维尾迹型流动中的大尺度旋涡位错形成

应用紧致有限差分——Fourier谱方法求解三维不可压Navier-Stokes方程组,数值研究尾迹型流动的三维演化和旋涡位错. 计算中在来流剖面中引入局部展向非均匀性.数值结果表明流动的不稳定性发展导致三维旋涡涡街流场. 局部非均匀性引起涡街间（沿展向）在频率、相位及强度上的差异. 在非均匀区中产生并形成大尺度链状旋涡位错结构. 用数值模拟详细描述了旋涡位错的形成与特征.