局部粗糙誘導三維邊界層穩(wěn)定性研究及剪切流中大渦結構的成因與演化.pdf

1、本文利用x及y方向變間距的高精度緊致有限差分及z向Fourier譜展開相結合的方法，數(shù)值求解三維、非定常、不可壓的Navier-Stokes方程，詳細研究了壁面局部粗糙邊界層的穩(wěn)定性問題和近壁剪切流中大渦結構的成因機制。 1、在光滑壁面上采用單個或兩個二維及三維局部抽吸、局部噴射以及吸噴組合的方式來模擬具有局部壁面粗糙的邊界層流動問題，獲得新的基本流；利用流動穩(wěn)定性理論，研究二維與三維T—S擾動波的非線性演化規(guī)律，分析了不同局部

2、粗糙對擾動波傳播特性的影響問題。主要結論包括：(1)、二維、三維局部噴入的粗糙壁面對擾動波起增長作用，三維局部吸出的粗糙壁面對擾動波起著緩增長作用，二維局部吸出的粗糙壁面對擾動波的增長起遏制作用；(2)、不同局部粗糙壁面使得擾動波的傳播方向與相位發(fā)生變化；(3)、在三維局部粗糙誘導的基本流基礎上，由于非線性作用，在二維擾動波空間演化的過程中，已被激發(fā)產(chǎn)生三維擾動波，其頻率與波數(shù)與二維擾動波近似相同。 2、利用多渦結構的理論模型，

3、討論了局部粗糙對大渦結構的作用和影響。數(shù)值計算結果可知，基本流越飽滿，大渦結構越不容易增長，反之大渦結構越容易增長，理論模型的結構、初始強度的大小對大渦結構的演化起著相當大的作用。 3、邊界層壁面局部脈沖誘導大渦結構起因的數(shù)值模擬結果表明：壁面脈沖擾動的強度、面積、脈沖時間、加載方式等因素均影響著大渦結構的成因；當初始脈沖強度、初始影響區(qū)域等諸多因素小于某一閾值時，很難激發(fā)產(chǎn)生大渦結構。 4、不同壓力梯度對邊界層流中大渦