【摘 要】
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该文通过理论分析、实验测量以及数值模拟三方面的手段探讨了管内螺旋流形成及流 动规律,以及收缩管及进流状态对螺旋流的形成及发展的影响.在理论分析方面,该 文发现了Burge
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该文通过理论分析、实验测量以及数值模拟三方面的手段探讨了管内螺旋流形成及流 动规律,以及收缩管及进流状态对螺旋流的形成及发展的影响.在理论分析方面,该 文发现了Burgers涡与Hagen-Poiseuille流的可叠加性,这一精确解可近似用来描述圆客环状轴对称开口径向时流处的速度分布.此外,通过对Navier-Stokes方程的简化及坐标变换找到一类相似性解.在此其础上,从理论上论述了变截面管道内以称螺旋流流强度的指数衰减性.此外,该文在湍流线性涡粘性假设下,导出了湍流情况时局部环量放大的必要条件.在实验研究方面,该文利用激光多普勒测速仪首次测量了通过子 午面内小孔径向向心射入的时流方式所产生的螺旋流速度分布,初步掌握了流动的特 点.根据实验结果推断出该例情况下的流动是由不对称双涡结构向单一涡结构转化而 最终形成螺旋流的.在数值模拟方面,鉴于实际流动中的湍流性,探讨雷诺应力在该 文研究现象中所可能发挥的作用,该文根据最新非线性涡粘性模式理论研究成果选取 了不同阶的占性湍流模式并利用PISO算法来研制数值模拟这种三维复杂湍流场的计算 程序.在编程中提出了一种解决柱坐标系统中,中心轴线上物理量求解困难的方法. 通过数值试验,了解到流体流动中涡结构演化现象并揭示了收缩管道的优点以及不同 倾向进流的区别.通过对线性、二阶及三阶涡粘性模式计算结果的对比,发现了三阶 模式可以破坏对称性的奇异性.
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