湍流边界层外区大尺度相干结构的理论模型及与实验的比较

本文基于流动稳定性理论,提出了一种解释湍流边界层外区大尺度相干结构产生机理的理论模型.将计算所得流线、等涡线分布及利用相干结构理论模型计算湍流边界层中平均温度分布的结果与实验比较,结果是比较满意的.     

湍流相干结构与小尺度结构之间的相互作用

本文首先对切变湍流场中存在大尺度相干结构与小尺度结构和不同尺度结构之间的相互作用进行了试验研究,得到了一些特征值,其次,在试验的基础上,建立了考虑不同尺度结构之间的相互作用后相干结构的数学描述和模式识别方法,并对光滑壁面与均匀密集加糙壁面条件下湍流边界层中的相干结构进行了模式识别。结果表明,文中所建立的计算方法是可行的。     

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.     

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。     

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.     

湍流边界层近壁区单个相干结构的模拟 *

提出了湍流边界层近壁区单个相干结构的理论模型 .用数值模拟的方法研究了它们的演化 ,结果发现在很多方面它们与实验观测到的特性相符 .     

关于海洋动力学中二维的大尺度原始方程组(Ⅰ)

考虑地球物理学中大尺度海洋运动的二维原始方程组的初边值问题．先假定海洋的深度为正的常数．首先,当初始数据是平方可积时,应用Faedo-Galerkin方法,得到了这一问题整体弱解的存在性．其次,当初始数据及其它们关于垂直方向的导数均为平方可积时,应用Faedo-Galerkin方法和各向异性不等式,得到了上述初边值问题的整体弱强解的存在、唯一性．     

论流动稳定性中的弱非线性理论

弱非线性理论提出已有30多年,被广泛用于流动稳定性及其他领域的问题.但能与实验比较并证实其有效性的理论计算结果很少.本文研究了其原因,发现主要是平均流修正的计算方法有问题,导致它的结果与数值模拟的结果吻合得不好.提出了正确的算法,结果相当满意.     

若干强非线性问题的近似解析解

本文采用作者提出的修正的完全近似法,分析几个强非线性振动和波动问题。首先研究一类虽非线性振动问题,并对修正的van der Pol振子,较为简捷地给出了它的极限环解的二阶近似表达式,与文献[3]中用推广的平均法得出的结果一致。接着分析修正的KdV方程,得到了孤立波的正确的二阶渐近解。最后,对于有五阶色散项的推广的KdV方程,在三阶近似下,导得了孤立波的渐近解,解析地给出了振荡型孤立波解的形式。这些结果表明,修正的完全近似法可以有效地应用于一些强非线性数学问题的研究。     

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。     

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．     

湍流相干结构机理研究（Ⅲ）——湍流拟序结构的统计及动力模型及 …

在文献「１」、「２」的启发下，本文建立一个零压梯度下，考虑局部产生以及外来扰动涡旋的壁湍流边界层大涡拟序结构的统计及动力学模型，在此基础上对充分发展的宽明渠流动中壁面附近的热扩散进行了数值模拟，建立了边界层拟序脉动速度和温度的数据库，发现了与速度快慢条相对应的高低温流条及其随时间的展向的摆动，数值模拟结果与前人的计算和实验结果吻合很好。     

湍流相干结构机理研究(Ⅲ)——湍流拟序结构的统计及动力模型及其对传热影响研究

在文献[1]、[2]的启发下,本文建立一个零压梯度下,考虑局部产生以及外来扰动涡旋的壁湍流边界层大涡拟序结构的统计及动力学模型.在此基础上对充分发展的宽明渠流动中壁面附近的热扩散进行了数值模拟,建立了边界层拟序脉动速度和温度的数据库,发现了与速度快慢条相对应的高低温流条及其随时间在展向的摆动.数值模拟结果与前人的计算和实验结果吻合很好.     

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．     

二维超音速混合层中小激波的存在及其对流场结构的影响

在二维超音速混合层入口处引入T-S波及其亚谐波,对扰动的空间演化进行了数值模拟.研究了由扰动引发的小激波(shocklet)的强度与入口处扰动幅值的关系.分析了激波前后扰动速度剖面的变化,发现小激波的存在对扰动速度剖面有显著影响,而高速层和低速层中激波对扰动速度作用不同.     

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.     

二维气固两相混合层中固粒对流场影响的研究

采用双向耦合模型对含有固粒的二维气固两相混合层流场进行了研究。流场采用拟谱方法直接数值模拟,固粒采用颗粒-轨道模型,在考虑流场对固粒作用的同时,考虑固粒对流场的反作用。结果发现固粒的浓度和Stokes数对流场影响明显。固粒的作用使涡量扩散加快,并阻碍流场的变化,减弱了流场中拟序结构的强度,缩短涡的生存期;固粒在流场中的分布规律与单相耦合所得结果相似。     

非线性Sobolev-Galpern方程的有限维整体吸引子

本文研究非线性Sobolev-Galpern方程解的渐近性态．首先证明了该方程在H^2(Ω)∩H0^1(Ω)中整体弱吸引子的存在性，然后利用一个能量方程证明了整体弱吸引子实际上是整体强吸引子，建立了整体吸引子的有限维性．