序

湍流是流体运动的常见形式,也是流体力学的核心问题之一.湍流在工程技术领域也有着广泛的应用,是航空航天等领域发展的瓶颈问题.近年来,人们在对湍流物理机理的认识、数值模拟和实验研究上,都取得了很大的进展,但当前大飞机、高速铁路等工程问题的     

湍流专刊序

湍流是流体运动的常见形式, 也是流体力学的核心问题之一. 湍流在工程技术领域也有着广泛的应用, 是航空航天等领域发展的瓶颈问题. 近年来, 人们在对湍流物理机理的认识、数值模拟和实验研究上, 都取得了很大的进展, 但当前大飞机、高速铁路等工程问题的重大需求, 对湍流研究提出了更高和更深入的要求, 也对湍流基础研究提出了更大的挑战.      

湍流专利

湍流是流体运动的常见形式，也是流体力学的核心问题之一．湍流在工程技术领域也有着广泛的应用，是航空航天等领域发展的瓶颈问题．近年来，人们在对湍流物理机理的认识、数值模拟和实验研究上，都取得了很大的进展，但当前大飞机、高速铁路等工程问题的重大需求，对湍流研究提出了更高和更深入的要求，也对湍流基础研究提出了更大的挑战．     

关于湍流射流问题

在很多工程技术部门中,例如火箭技术、飞机、透平、锅炉、燃烧室、化工冶金设备、通风设备、其他流体装置以及射流元件等,大量遇到湍流射流的流动问题。因此,阐明湍流射流流动的规律,从而为工程实际应用提供分析与计算有关参数的依据,就具有很重要的意义。      

北京大学湍流国家重点实验室介绍

北京大学湍流研究国家重点实验室是在我国著名科学家、国际湍流模式理论奠基人周培源先生的支持与倡导下,于1995年底通过科技部验收而正式成立的．实验室成立以来,继承和发扬了长期积累的学科优势,在科学研究、基础建设、合作交流等方面精耕细作,目前已经成为国内湍流研究的中心,并在国际湍流界具有一定影响．实验室顺应非线性科学与复杂系统科学研究的不断深入,将湍流问题逐步纳入到复杂系统这一更高层次的研究领域中去,2001年经科技部批准,实验室更名为“湍流与复杂系统国家重点实验室”．     

磁流体湍流及数值模拟研究综述

自从20世纪90年代初,AJAX计划的提出掀起了磁流体技术的研究热潮.本文总结了国内外关于磁流体湍流研究的成果,包括两方面:磁流体湍流的特点和数值模型.相比于普通湍流,磁流体湍流表现出电磁诱导的各向异性、线性焦耳耗散、湍流重层流化等特性,本文同时对磁流体湍流的结构和脉动抑制现象进行了描述:数值模型研究从雷诺平均方程和大涡模拟两方面作了介绍.当前研究集中在不可压缩磁流体湍流,距离能够应用于航空航天问题还有很长的路要走.     

湍流冲击射流流动与传热的数值研究进展

湍流冲击射流由于其冲击表面时具有很高的局部传热率和冲击力,被广泛应用于如表面的加热、电子元件的冷却、纸张的干燥和材料的切割等工程应用和工业过程中.由于其流动的复杂性,也常被作为一种理想的测试实例来评价湍流模型的性能.此外,湍升力射流与地面之间的空气动力作用对V/STOL (垂直或短距离起落)飞机的性能具有很大的影响.长期以来,人们从理论分析、实验测量和数值模拟方面对冲击射流进行了广泛而系统的研究,积累了丰富的资料.本文在分析了湍流冲击射流的数值研究现状的基础上,对近年来有关湍流冲击射流流动与传热的数值研究方面的文献有选择地进行了综述,重点评述了不同湍流模型对冲击射流流动与传热的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域今后的研究方向进行了展望.      

湍流研究中各种学术思想的兴衰

对湍流这个仍然是流体力学中最困难的问题的研究,不断推动着工程技术的发展,但前进的道路却决不是平坦的。湍流的科学研究大约延续了一百年。在此期间,一些物理学、力学和工程领域里最伟大的人物都曾在不同的时期里对这个问题作过尝试。而且在很多方面     

激波和湍流相互作用的数值模拟

本文综述了关于激波和湍流相互作用数值模拟的近期研究进展, 主要包括激波和均匀各向同性湍流、激波和湍流边界层、激波和射流以及激波和尾迹的相互作用. 激波和湍流相互作用特性受到诸多因素的影响,如激波的强度、位置、形状和流动边界以及来流的湍流状态和可压缩性等. 激波和湍流的相互作用会引起流场结构、激波特性和湍流统计特性的显著变化. 最后简要讨论了激波和湍流相互作用数值研究需要关注的一些问题.      

旋涡、湍流与自由表面的相互作用

旋涡及自由表面湍流与自由表面的非定常、非线性相互作用是当前流体力学中一个十分活跃的前沿领域的研究课题,它具有深刻的理论意义和重要的实用背景．旋涡、湍流与自由表面的相互作用是一个非常复杂的非线性、非定常过程,涉及到涡－涡、波－涡相互作用,旋涡在自由表面处的断裂、重联、合并及自由表面湍流中的准拟序结构的形成、发展等复杂动力学过程．关于这一领域的研究已经取得了一些重要成果．对旋涡与自由表面的相互作用的基本过程有了较为清楚的认识;但对湍流与自由表面的相互作用中的许多基本物理过程还知之甚少．本文综述此领域的实验、理论和数值模拟研究的最新进展和主要结果,讨论若干有待解决的问题,并指出进一步的研究方向      

基于湍流类比的金属橡胶吸声特性定量分析

金属橡胶材料从表到里都具有大量互相贯通且混乱的孔隙, 经分析认为, 这种混乱性及一定的周期性与湍流中的不规则性和准周期性极其相似. 由于金属橡胶材料内部芯材结构的不规则性, 即便此时的雷诺数很小, 波在金属橡胶中的传播仍是以湍流流动为主. 因此, 引入Kolmogorov的关于湍流的局部各向同性概念, 同时对Kolmogorov关于湍流局部各向同性的两个假设进行类比. 从湍流物理模型出发, 借鉴了湍流的统计处理方法, 对金属橡胶材料的吸声特性进行定量分析, 得到金属橡胶材料的能量耗散率与其结构参数之间的表达式. 研究结果表明, 湍流统计方法的引入, 为基于金属橡胶材料的减振器、阻尼器、消声器等的优化设计提供了可靠的理论依据, 也为超轻金属多孔材料的工程应用提供了一种有效的定量分析方法.      

湍流大尺度结构:问题还是答案?

过去五年,实验已经肯定如下事实:剪切湍流中存在着大尺度结构。很著名的湍流专家,如H.W.Liepmann和A.Rcshko,不久前对此问题作过一般综述。可以肯定地说:湍流大尺度结构已得到许多(如果不是大多数的话)湍流研究工作者的重视。本文首先概括地说明大多数实验工作者确认的一些事实: 1、离散旋涡发生合并的二维剪切层迄今在可辨认的结构中,最引人注目的情况是二      

关于湍流研究的一些基本问题

我们是在苏联最大的工业中心之一顿巴斯举行这次会议的。在这里,许许多多工艺过程广泛利用了气体和液体的流动,这消耗了大量能源。这些流动通常是湍流,因此,那怕把它们的阻力稍许降低一点,也会获得极大的经济效益。湍流问题范围广泛,形式繁多。在某些情况下,湍流对人十分有害,在另一些情况下,却又对人大有裨益。但不管在什么情况下,都必须确切了解它出现的范围。大家知道,在许多情况下,湍流大大增加物体的阻力,例如飞机的阻力。      

湍流转捩模式研究进展

以湍流模式理论为基础发展起来的湍流转捩模式是一种十分重要的转捩预测方法. 本文对转捩模式的研究进行了回顾. 首先, 探讨了以低雷诺数湍流模式理论研究转捩问题的局限性,此类模式中, 用来模拟黏性层次的阻尼函数经过修正之后, 具有一定的转捩预测能力. 但也有观点认为这只是一种数值上的巧合而已. 其次, 指出了考虑间歇性的模式所存在的问题. 此类模式通过各种方式将间歇因子与湍流模式进行耦合, 在一定程度上考虑了转捩的物理机制, 可较好地模拟简单流动中的转捩过程. 但其中所包含的非局部变量使其与现代CFD方法并不协调一致. 接着, 分析了完全由局部变量构造的新型转捩模式, 其中涉及了关于非湍流脉动动能等转捩特征变量的新型输运方程. 最后, 对此领域的发展方向进行了预测.      

雷诺数对湍流特性的影响

主要对近年来关于雷诺数（Ｒｅ）对湍流特性的影响的研究进行了回顾．研究表明除径向偏斜系数和平坦系数分布外,确实存在一个不受Ｒｅ数影响的区域,但对于不同的物理量这一区域的范围是不同的,即使是同一物理量不同研究者的结果亦不尽相同,显示了近壁区流动的复杂性和测量的困难,激光测速技术（ＬＤＶ）由于其具有测量精度高、不干扰流场、空间分辨率细等优点,近年来广泛地应用于对湍流,特别是对湍流近壁区流动特性及Ｒｅ数对湍流统计特性影响等的精细测量,随着ＬＤＶ自身及其它相关测试技术的进一步改进,ＬＤＶ在了解湍流产生机理、能量转换等方面发挥着越来越重要的作用．     

多孔介质壁面剪切湍流速度时空关联的研究

作为一个基础统计量,时空关联函数在湍流问题的研究中有着广泛的应用,是研究湍流噪声、湍流中物质扩散和大涡模拟亚格子模型等问题的重要参考.本文通过建立三维多孔结构壁面剪切湍流模型,采用含Darcy-Brinkman-Forchheimer作用力项的格子Boltzmann方程对无穷大多孔介质平行板之间壁湍流进行了数值模拟,进而研究其速度脉动时空关联函数的统计特性.一方面,根据计算得到的流场数据,对比分析了常规槽道湍流与多孔介质壁面槽道湍流的时间关联函数.另一方面,计算并讨论了不同孔隙率和渗透率的多孔介质壁面对速度脉动时空关联性的影响.通过研究表明:多孔结构壁面剪切湍流的时空关联函数等值线与椭圆理论相符;在研究参数范围内,多孔介质壁面的速度时空关联系数随着孔隙率增大而增大,随着渗透率增大而减小.同时发现在槽道壁面的近壁区、过渡区、对数律区和中心区等不同位置处,速度时空关联呈现较大差异性:越远离壁面位置(对数律区和中心区),其时空关联函数所呈现的关联等值线椭圆越细长,高值相关等值线越集中.多孔介质主要改变速度时空关联椭圆图像的椭圆率,说明多孔介质壁面主要影响湍流横扫速度.     

添加剂湍流减阻流动与换热研究综述

添加剂湍流减阻是指在液体的管道湍流中添加少量的高分子聚合物或某种表面活性剂从而使湍流阻力大大降低的现象.从其被发现至今,经过近半个世纪的研究(实验研究、理论分析、数值模拟和实际系统的应用研究),尽管对这一现象及其实际应用价值已有了较为深入的认识,但仍有许多方面尚有欠缺,例如对湍流减阻的机理仍然在探索中.本文归纳评述了高分子聚合物或表面活性剂添加剂湍流减阻流动与换热现象的研究现状,从湍流减阻剂的特性、减阻剂的湍流减阻机理、湍流减阻发生时的换热机理、减阻流动速度场分布和换热控制等几个方面综述了添加剂湍流减阻流动与换热特性,并综述了湍流减阻剂在实际工业系统中的应用情况,在对添加剂湍流减阻机理、有湍流减阻发生时的对流换热机理等的理解方面进行了新的总结.      

二维湍流与弱激波相互干扰的数值模拟研究

数值研究了二维各向同性湍流与弱激波相互干扰的问题。得到了当湍流马赫效不同时，弱激波在湍流中的传播所发生的变化；给出了激波之后湍流速度脉动的方差随时间变化的趋势，并且通过其增幅在不同空间方向上的差异，揭示了激波之后湍流场的各向异性；同时分析了激波之后湍流动能的增幅和密度脉动方差的增幅对于湍流马赫效和激波马赫效各自的依赖情况。研究表明：湍流马赫效和激波马赫效在湍流与激波相互干扰的过程中起到了决定的作用。通过数值研究，初步得出了二维各向同性湍流与弱激波相互干扰问题的某些规律和特性，这对于进一步理解和研究湍流与激波相互作用的规律及其内在机理具有重要意义。     

《天问》与《问湍流》之比拟

仿照《天问》白话译文,比拟对流体力学中最复杂的湍流现象提出了187个问题.结合《天问》各句的特点,以湍流形成与发展、湍涡的分裂与破碎、湍流的耗散与衰变等为背景,以排比句的形式对湍流对等提出问题,以形象思维的手法阐述了对湍流的科学思考.其中有的问题已经清楚,有的问题尚在探索中.     

湍流的分形特征

综述了湍流分维测量的最新成果,涉及湍流分维测量的传统证据、分维测量方法以及湍流分维测量成果,重点详细介绍了湍流分维测量的各种方法及其优缺点,讨论了各家的测量成果,指出了具有广泛影响的 Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ等人使用的分维测量方法存在的问题,介绍了作者最新的成果．最后,综述了Ｎ－Ｓ方程与分形、标度律、湍流的理论分形模型等与湍流分维应用相关的领域的最新进展．对湍流分形研究进行了讨论和展望